你是否曾好奇，英飛凌IGBT模塊為何能廣泛應用于變頻器、電動汽車和工業(yè)電機中？它到底是如何工作的？掌握它的基本原理和電路結(jié)構(gòu)，將有助于優(yōu)化系統(tǒng)性能并提升可靠性。

什么是IGBT模塊？

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊是一種復合型功率半導體器件，結(jié)合了MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降優(yōu)勢。
它通常由多個IGBT芯片組成，并集成反向并聯(lián)二極管，用于實現(xiàn)高效的雙向能量轉(zhuǎn)換。
這種模塊結(jié)構(gòu)可承受較大的電流和電壓應力，是許多電力電子系統(tǒng)的核心元件。

IGBT的基本結(jié)構(gòu)

IGBT有三個主要電極：柵極（G）、集電極（C）和發(fā)射極（E）。
其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含PNP晶體管和N溝道MOSFET的組合，通過控制柵極電壓來實現(xiàn)導通與關(guān)斷。
以下為IGBT的基本工作模式簡述：
– 導通狀態(tài)：當柵極施加正電壓時，形成導電通道，允許電流從集電極流向發(fā)射極。
– 關(guān)斷狀態(tài)：柵極電壓歸零或負值時，導電通道關(guān)閉，電流被阻斷。

IGBT模塊的工作原理

IGBT模塊通過交替導通與關(guān)斷，實現(xiàn)對負載的能量調(diào)控。其工作過程可分為以下幾個階段：
1. 開通階段：控制器發(fā)出信號使IGBT導通，電源向負載供電。
2. 穩(wěn)態(tài)階段：IGBT處于完全導通狀態(tài)，維持穩(wěn)定電流流通。
3. 關(guān)斷階段：控制器撤除柵極信號，IGBT進入截止狀態(tài)，切斷電流路徑。
在此過程中，模塊需要配合外圍驅(qū)動電路、保護電路以及散熱系統(tǒng)，以確保穩(wěn)定運行。
上海工品提供的配套解決方案支持多種IGBT應用場景，幫助用戶構(gòu)建高效可靠的電力電子系統(tǒng)。

模塊內(nèi)部連接方式

常見的IGBT模塊采用多芯片并聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高整體載流能力。芯片之間通過鋁線或銅線鍵合實現(xiàn)電氣連接，并使用陶瓷基板進行熱管理和電氣隔離。
模塊外殼則提供機械支撐和接地點，同時具備良好的絕緣性能，防止高壓擊穿。

典型電路圖解析

在典型的逆變器電路中，IGBT模塊通常以三相橋式結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。每相由兩個IGBT構(gòu)成上下橋臂，通過交替導通實現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。
電路中的關(guān)鍵元件包括：
– 濾波電容：用于平滑直流母線電壓
– 驅(qū)動變壓器：為IGBT提供獨立且穩(wěn)定的柵極驅(qū)動信號
– 保護電路：監(jiān)測過流、過壓等異常狀況并觸發(fā)保護機制
以上配置能夠有效提升系統(tǒng)的動態(tài)響應能力和安全性。