绝缘栅双极型晶体管工作特性

1．静态特性

IGBT的静态特性主要有输出特性及转移特性，如图1所示。输出特性表达了集电极电流I_C与集电极—发射极间电压U_CE之间的关系，分饱和区、放大区及击穿区。

IGBT的转移特性表示了栅极电压U_G对集电极电流I_C的控制关系。在大部分范围内，I_C与U_G呈线性关系。

a） 输出特性 b） 转移特性

图1 IGBT的输出特性和转移特性

2．动态特性

IGBT的动态特性即开关特性，如图2所示，其开通过程主要由其MOSFET结构决定。当栅极电压U_G达开启电压U_G（th）后，集电极电流I_C迅速增长，其中栅极电压从负偏置值增大至开启电压所需时间t_d（on）为开通延迟时间；集电极电流由10％额定增长至90％额定所需时间为电流上升时间t_ri，故总的开通时间为t_on＝t_d（on）＋t_ri。

IGBT的关断过程较为复杂，其中U_G由正常15V降至开启电压U_T所需时间为关断延迟时间t_d（off），自此I_C开始衰减。集电极电流由90％额定值下降至10％额定所需时间为下降时间t_fi＝t_fi1＋t_fi2，其中t_fi1对应器件中MOSFET部分的关断过程，t_fi2对应器件中PNP晶体管中存贮电荷的消失过程。由于经t_fi1时间后MOSFET结构已关断，IGBT又未承受反压，器件内存贮电荷难以被迅速消除，所以集电极电流需较长时间下降，形成电流拖尾现象。由于此时集射极电压U_ce已建立，电流的过长拖尾将形成较大功耗使结温升高。总的关断时间则为t_off＝t_d（off）＋t_fi。

图2 IGBT的开关特性