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什麽是提柱效應

在IGBT中有壹個由壹個N-PN+晶體管和壹個P+N-P晶體管組成的寄生晶閘管作為主開關器件。其中,NPN晶體管的基極和發射極之間有壹個體短路電阻,P體區的橫向空穴電流會在這個電阻上產生壹個壓降,相當於給JBOY3樂隊結施加了壹個正向偏置。在額定集電極電流範圍內,這種偏置太小,不足以接通JBOY3樂隊。然而,壹旦JBOY3樂隊開啟,柵極將失去對集電極電流的控制,導致集電極電流增加,並因功耗過大而損壞器件。這種電流失控的現象,就像普通晶閘管在被觸發後即使觸發信號被取消也保持導通的機制壹樣,被稱為hold-up效應或自鎖效應。

原因

除了ic過多,當IGBT處於關斷狀態時,如果集電極電源電壓過高,T1管的漏電流過大,Rbr上的壓降可能過高,使T2導通,產生保持效應。

可能發生鎖定效應的第三種情況是,在關斷過程中,MOSFET會非常快地關斷。MOSFET關斷後,圖1(b)中晶體管T2 J2結的反向偏置電壓UBA增加。MOSFET關斷越快,集電極電流ic下降越快,UCA = es-r IC上升越快。duCA/dt越大,J2結電容電流C2越高。這個結電容電流通過A點流經Rbr,可能產生較大的壓降UAE,使T2導通,產生保持效應,使IGBT失控關斷。

產生持留效應的原因可能是集電極電流過大(靜態持留效應)或者是duce/dt過大(動態持留效應),溫度升高也會加劇持留效應的風險。抱團效應曾經是限制IGBT當前產能進壹步提升的主要因素之壹,但經過多年努力,這壹問題自上世紀90年代中後期以來有了很大改善,促進了IGBT科研制造水平的提升。

預防的

為了防止關斷過程中的閂鎖效應,壹方面要在IGBT的集電極C和發射極E之間並聯壹個電容來降低關斷過程中的duCE/dt,同時可以考慮圖1(b)中柵極驅動電路的電阻RG來適當減緩MOSFET的關斷過程。這種措施被稱為慢關斷技術。

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