IGBT工作原理图

IGBT单管工作原理

IGBT管是一个非通即断的开关，由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有 MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT管是靠的是它的栅源极的电压变换来完成工作的，当栅源极加+12V(大于6V，一般取12V到15V)时IGBT导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。

IGBT管的结构图如下：

IGBT单管结构示意图和电路符号

如图所示IGBT管有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移(半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因)，本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。

若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

IGBT模块工作原理

IGBT单管由于价格相对便宜，在DIY电气原件领域很受欢迎，在工业制造研发和大功率领域需要用到多个IGBT管开关集成的IGBT模块。IGBT模块是几个单元的IGBT综合在一起，比如7单元的，就等于七个单管IGBT，这样的好处可以节约空间。封装后的IGBT模块能适应各种苛刻的应用环境，用途要比IGBT单管广泛得多，但是它们的原理和作用都是一样的在电路中作为高速开关来使用。

富士7单元模块7MBR30SA060内部接线图

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富士7MBR30SA06 内含驱动电路：具软开关特性，可控制IGBT开关时的dV/dt和浪涌电压。用单电源驱动，无需反向偏压电源。防止误导通。关断时，IGBT栅极低阻抗接地，防止噪音等引起Vce上升而误导通。每个IGBT的驱动电路都设定了最佳驱动条件。富士7MBR30SA06 内含各种保护电路：每个IGBT都具有过流保护(OC)、负载短路保护(SC)，控制电源欠压保护(UV)，过热保护(OH)。每个IGBT芯片都有温度检测元件，故当芯片异常发热时能高速实现(TjOH)保护。富士7MBR30SA06 内含报警输出功能：当OH或下桥臂OC、TjOH、UV等保护动作时，通过向控制IPM的微机输出异常信号而停止系统。