详细IGBT的开通过程(IGBT结构及工作原理)（转）

　　一开始我们简单介绍过IGBT的基本结构和工作原理，不同的行业对使用IGBT时，对于其深入的程度可能不一样，但是作为一个开关器件，开通和关断的过程，我觉得有必要了解一下。随着载流子寿命控制等技术的应用， IGBT关断损耗得到了明显改善; 此外，大功率IGBT 器件内部续流二极管的反向恢复过程，极大地增加了IGBT 的开通损耗，因此，IGBT的开通过程越来越引起重视。

分析IGBT 在不同工况条件下的开关波形，对器件华北电力大学学报2017 的开通损耗、可能承受的电气应力、电磁干扰噪声

等进行评估，为驱动电路进行优化提供指导，从而改善IGBT 的开通特性。由于实际运用中，我们遇到的大多负载都属于感性负载，所以今天我们就基于感性负载的情况下聊聊IGBT的开通过程，从IGBT 阻断状态下的空间电荷分布开始分析，研究了IGBT 输入电容随栅极电压变化的关系，揭示了栅极电压密勒平台形成的机理，分析了驱动电阻对栅极电压波形的影响。研究了IGBT 集电极电流的上升特点; 分析了IGBT 集射极电压的下降特点，揭示了回路杂散电感对集射极电压的影响规律。

02IGBT的基本结构

前面我们也简单的讲过了IGBT的基本结构，IGBT是由双极型功率晶体管(高耐压、大容量)和MOSFET(高开关速度)构成，所以IGBT具有了两种器件的特性，高耐压、大电流、高开关速度。

上图是IGBT芯片的横向截面图，图中的P+和N+表示集电区和源区为重掺杂，N-表示基区掺杂浓度较低。IGBT和MOSFET一样，在门极上外加正向电压即可导通，但由于通过在漏极上追加了P+层，使得在导通状态下，P+层向N基极注入空穴，从而引发了传导性能的转变，因此，IGBT和MOSFET相比，可以得到极低的通态电阻，也就是IGBT拥有较低的通态压降。

由图1(a)可知，单个IGBT元胞内包括一个MOSFET，一个PNP 晶体管和一个NPN 晶体管。PNP晶体管集电极(P基区)与NPN 晶体管发射极(N+源区)之间的电压降用等效电阻Rs表示，当Rs足够小时，NPN晶体管的影响可以忽略不计(后面我们讲到IGBT擎住效应的时候，这个寄生的NPN晶体管就会有所涉及，当然，还包括等效电阻Rs)。通常情况下，IGBT的等效电路模型如图1(b)右图所示。

03开通延迟过程

IGBT栅极电容的组成

Ciss= CGE+ CGC  输入电容

Coss= CGC+ CEC 输出电容

Crss= CGC   米勒电容

下面是比较详细的电容分布：