怎么从转移特性曲线上看dibl_「科普向」这篇让你快速搞懂IGBT的静态特性

IGBT的静态特性其实并非难以理解的东西,即便是对于外行人而言。

刚接触那会儿,看到转移特性、输出特性之类的就想溜之大吉,加之网上查询的资料一概笼统简单,只描述特性曲线所表示的关系结果,却并不解释曲线为何这里弯曲、那里平直,于是更加烦恼。

但是,像我这样的心态,迟早被生活按在地上摩擦!所以最终还是安安心心去啃书整合资料了。为了让即将走上和我一样道路的小伙伴能更高效快速地搞懂IGBT的静态特性,接下来我将用最简单的语言为大家解释其中原理。

小伙伴们在网上查询“IGBT静态特性”时,总会出现图1所示的两种曲线:其中左侧用于表示IC-VGE关系的曲线叫做转移特性曲线,右侧表示IC-VCE关系的曲线叫做输出特性曲线。

24ab7a7198e12f3bcfd307db36e4c887.png

图1.IGBT的转移特性曲线及输出特性曲线

先从简单的入手,我们来解释转移特性曲线。

一、转移特性(Transfer Characteristic)

IGBT的转移特性曲线是指输出集电极电流IC与栅极-发射极电压VGE之间的关系曲线。

通过对IGBT内部结构的基本了解(没了解过的伙伴请点这里→“[初阶科普向] IGBT这玩意儿——定义怎么看”),我们知道IGBT可以理解为由MOSFET和PNP晶体管组成的复合晶体管,它的转移特性与MOSFET十分类似。为了便于理解,这里我们可通过分析MOSFET来理解IGBT的转移特性。

eef58435a58ce01e607552f435f2277f.png

图2.MOSFET截面示意图

当MOSFET的栅极-源极电压VGS=0V时,源极S和漏极D之间相当于存在两个背靠背的pn结,因此不论漏极-源极电压VDS之间加多大或什么极性的电压,总有一个pn结处于反偏状态,漏、源极间没有导电沟道,器件无法导通,漏极电流ID为N+PN+管的漏电流,接近于0。

当0GSGS(th),栅极电压增加,栅极G和衬底p间的绝缘层中产生电场,使得少量电子聚集在栅氧下表面,但由于数量有限,沟道电阻仍然很大,无法形成有效沟道,漏极电流ID仍然约为0。

当VGS≥VGS(th),栅极G和衬底p间电场增强,可吸引更多的电子,使得衬底P区反型,沟道形成,漏极和源极之间电阻大大降低。此时,如果漏源之间施加一偏置电压,MOSFET会进入导通状态。在大部分漏极电流范围内ID与VGS成线性关系,如图3所示。

71e7145d8a7c772a09e36a9b70a8784a.png

图3.MOSFET转移特性曲线

这里MOSFET的栅源电压VGS类似于IGBT的栅射电压VGE,漏极电流ID类似于IGBT的集电极电流IC。IGBT中,当VGE≥VGE(th)时,IGBT表面形成沟道,器件导通。

二、输出特性(Output Characteristic)

IGBT的输出特性通常表示的是以栅极-发射极电压VGE为参变量时,漏极电流IC和集电极-发射极电压VCE之间的关系曲线。

由于IGBT可等效理解为MOSFET和PNP的复合结构,它的输出特性曲线与MOSFET强相关,因此这里我们依旧以MOSFET为例来讲解其输出特性。

03977217d67a90d8a7c53cf318ec9894.png

图4.MOSFET的输出特性曲线

由于研究输出特性时,我们通常以栅源电压VGS为参变量,因此这里假设VGS为某一固定值且VGS>VGS(th)

在漏极电流ID达到饱和之前,VDS>0 V且较小,此时,VGD>0V且接近于VGS,整个沟道存在大量的电子,等效于电阻,因此从输出特性曲线上看,该部分呈线性变化,如图4可变电阻区所示。此时沟道呈图5所示。

5d8a73d18669739c9ec815bea09232c3.png

图5.VGD>0V时MOSFET剖面图

随着VDS继续增大,VGD逐渐降低,因此漏极附近的反型层电荷密度逐渐减小,漏、源之间的电阻逐渐增加,ID-VDS的斜率也逐渐减小。

当VGD=0时,漏极附近的反型层电荷密度减小为0,ID-VDS的斜率减小为0,沟道开始夹断(称之为预夹断),此时漏极电流ID趋于饱和,不再随VDS的增加而增大,此时沟道呈图6所示。

09594f6f02231df442def79f383de655.png

图6.VGD=0 V时MOSFET剖面图

当VGD<0 V时,漏极附近的沟道区开始耗尽,增加的VDS主要由耗尽区承担,VD'S基本保持不变,此后漏极电流饱和,如图4恒流区所示。此时沟道如图7所示。

c1e9683ba5cad4022369d13d62b975f9.png

图7.VGD<0 V时MOSFET剖面图

当VDS继续增加,漏极N+区与衬底P区之间的PN结两端的电压降达到雪崩击穿电压,该PN结发生雪崩击穿,ID迅速增大,如图4击穿区所示。

以上三个过程用曲线表现的结果如图4所示。

其中当VDS>0且较小时,ID随着VDS的增大而增大,这部分区域在MOSFET中称为可变电阻区,在IGBT中称为非饱和区;当VDS继续增大,ID-VDS的斜率逐渐减小为0时,该部分区域在MOSFET中称为恒流区,在IGBT中称为饱和区;当VDS增加到雪崩击穿时,该区域在MOSFET和IGBT中都称为击穿区。

IGBT的栅极-发射极电压VGE类似于MOSFET的栅极-源极电压VGS,集电极电流IC类似于漏极电流ID,集电极-发射极电压VCE类似于漏源电压VDS

细心的童鞋们从图4和图1右的输出特性曲线可以看出,在线性区它们之间存在差异(没注意到的小伙伴也可以直接看下图中红框所标位置)。

3b9603bc85f61c512a156d5b806424c9.png

这主要是由于IGBT在导通初期,发射极P+/N-结需要约为0.7V的电压降使得该结从零偏转变为正偏所导致的。

至此,IGBT静态特性的曲线就分析完啦。

了解更多有关IGBT的知识,请关注我的公众号“橘子说IGBT”,每周更新,带你由浅及深地了解IGBT。

765d7866071058aa5d0cdcc71b9760bf.png

快扫我,快扫我~

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/305984.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

对CORS OPTIONS预检请求的一些思考

前后端分离模大势所趋,跨域问题更是老生常谈。《程序员应对浏览器同源策略的姿势》一文提到三种跨域请求方案,重点讲述了w3c和浏览器厂商推出的CORS规范。同源策略 所谓同源是指域名、协议、端口相同。不同源的浏览器脚本(javascript、ActionScript、ca…

2020计算机单招的大专,2020专科和单招的区别

单招即单招招生是国家授权高职院校独立组织考试录取的一种方式,必须于高考前完成录取。众所周知,单招学校大部分是专科学校,那么,单招和专科有什么区别呢?下面是小编为大家收集的关于2020专科和单招的区别_选择单招有什么好处。希…

前端跨域请求get_前端实现跨域访问

1.ajax方式跨域直接使用jsonp即可dataType : "jsonp",2.使用getJson跨域获取数据$.getJSON("http://api.taobao.com/apitools/ajax_props.do&jsoncallback?",function (data) {alert(data);});执行原理:发送请求时需要传一个callback的回调…

如何在 ASP.NET Core 中使用 NLog 的高级特性

NLog 是一个开源的轻量级日志框架,提供了丰富的日志路由和管理功能,同时 NLog 也是非常容易的去配置和扩展,其实在之前的文章中我已经讨论过了 Nlog,在这篇我准备继续和大家讨论一下 NLog 的更多高级功能。接下来看看如何通过 .co…

计算机模拟分子设计,计算机模拟分子材料.pdf

计算机模拟分子材料.pdf计算机模拟与材料分子设计计算机模拟与材料分子设计CCCCompuomputttterer SiSiSiSimumullllaatititition anon andddd MMMMoollllecuecullllarar DDDDesesiiiigngnDalian Universityof Technology Graduate Course, Lecture 5 2010 AutumnLectureLecture…

python是用来初始化_python的初始化运行了哪些?

下面的3个print一个是在模块下面,一个是函数里面,一个是类名下面(不在方法里面)1、 运行这段代码可以发现第3行和11行可以打印出来。第7行没有打印出来。所以可以放心,函数或者方法里面就算有错误,不调用它是不可能报错的&#xf…

强烈推荐:SiteServer CMS开源免费的企业级CMS系统!

说到CMS,大家都知道织梦、帝国CMS、HPCMS、动易等知名老牌的!这些东西也可以拿来就用,上次看到一个个人开源的cms:MCMS。基于SpringBoot 2架构,前端基于vue、element ui。每月28定期更新版本,为开发者提供…

计算机函数公式中怎么合并合并,Excel用函数和公式瞬间实现把表格全部合并到一个表中去...

将多张工作表汇总到一张工作表,这是什么意思呢?可以理解为把表格全部合并到一个表中去,之前使用VBA代码实现,本文将教会大家一种快速的方法,用函数和公式瞬间实现多表合并。例如:有N多个以月份命名的excel工…

permutations python_为什么Python的itertools.permutations包含重复项? (当原始列表重复时)...

为什么Python的itertools.permutations包含重复项? (当原始列表重复时)普遍认为,n个不同符号的列表有n! 排列。 但是,当符号不明确时,在math和其他地方最常见的惯例似乎是只计算不同的排列。 因此,列表[1, …

. NET5一出,. NET岗面试普遍喊难,真相是…

.NET高级开发/架构师笔试题TOP101、如何设计一个高并发系统?2、如何实现一个.Net5 IOC框架?3、100W并发4G数据,10W并发400G数据,如何设计Redis存储方式?4、如何实现负载均衡Hash一致性算法?5、DotNetty能够…

计算机所有数据的表示方式都是用,计算机数据表示

1、进制1.1 进制的由来进制:是一种进位的方式。x进制,表示逢x进1。计算机的电子原件的状态:开,关。那么,我们表达数据的时候,也是按照开,关的状态来表示的。如果我们表达数据仅仅使用这两种昨天…

数据库年月日时分秒_数据库基本使用系列(二)

书接上回,上回说到数据库的发展历史,存储引擎以及在库层面的一些操作,这次来讲一下数据库中的一些基本的一些数据格式以及对表的一些操作。数据类型数据库提供的数据类型,包括整数类型、浮点数类型、定点数类型、位类型、日期和时…

C# 9 新特性 —— 增强的模式匹配

C# 9 新特性 —— 增强的模式匹配IntroC# 9 中进一步增强了模式匹配的用法,使得模式匹配更为强大,我们一起来了解一下吧SampleC# 9 中增强了模式匹配的用法,增加了 and/or/not 操作符,而且可以直接判断属性,来看一下下…

arma3自定义服务器,Arma3 生存服架设教程,武装突袭3游戏服务器架设

Arma3 生存服架设教程,武装突袭3游戏服务器架设此教程仅适用于Windows系统,独立服务器或者家用电脑都可以用本教程简单搭设Exile Mod。开服其实很简单, 只要你有足够的耐心!1.首先 在你的服务器上打开steam下载ArmA 3 Server (SteamCMD 则使用…

netcore读取json文件_【NET Core】.NET Core中读取json配置文件

在.NET Framework框架下应用配置内容一般都是写在Web.config或者App.config文件中,读取这两个配置文件只需要引用System.Configuration程序集,分别用System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["SystemName"];//读取appSettings配…

前端数据层落地实践

源宝导读:天际移动平台经过重构改版,近期正式发布了1.0版本,我们在低代码开发方面做了进一步增强。本文主要围绕前端Model、前端业务逻辑(领域模型)、数据层与视图层解耦(包装器模式)3个方面,给大家分享一下统一数据层方案的设计思…

计算机内存条只认了一个,怎么解决Win10插入2个4G内存条却只显示4G?

为了提高 Win10系统 的运行速度,有用户在自己的电脑中,插入了2根4G内存,可是发现电脑只能显示4G而不是8G,奇怪的是使用卤蛋师却可以检测到8G内存,这是怎么回事呢?我们该如何解决呢?下面&#xf…

scanf 返回值_scanf函数

一、函数scanf()是C语言中的一个输入函数。与printf函数一样&#xff0c;都被声明在头文件stdio.h里&#xff0c;因此在使用scanf函数时要加上#include <stdio.h>。它是格式输入函数&#xff0c;即按用户指定的格式从键盘上把数据输入到指定的变量之中。函数的原型为&…

【Git】Git-常用命令备忘录(三)

git作为一个vcs&#xff08;version control system&#xff09;&#xff0c;是越用越香&#xff0c;那么还有哪些比较香的地方呢&#xff01;&#xff1f;1.远程仓库中拉取指定分支一定遇到这种情况&#xff0c;github看到一个心仪的开源仓库&#xff0c;但是分支太多&#xf…

jenkins换服务器找不到包,服务器重启后Jenkins项目部分丢失问题解决方法

UVALive 4670 Dominating Patterns --AC自动机第一题题意:多个模板串,一个文本串,求出那些模板串在文本串中出现次数最多. 解法:AC自动机入门模板题. 代码: #include #include phpMyAdmin - 错误 您应升级到 MySQL 5&period;5&period;0 或更高版本&comma;解决办法。…