IGBT米勒平台产生原因
IGBT米勒平台产生原因
我们在使用IGBT的时候,可以从手册中得到IGBT栅极的充电特性,但是栅极的充电特性在中间一部分会出现一个平台电压,影响着IGBT的动态性能,这是为什么呢?
IGBT的等效电路
IGBT可以看做是一个MOSFET和一个BJT组成的达林顿结构,如图所示
其中栅-源极间电容为CGS,栅-漏极间电容(反馈电容)CGD 由交叠氧化电容COXD 以及耗尽层电容CGDJ 串联构成,其中CGS、COXD 都为固定值,而CGDJ随耗尽层宽度即外加电压的大小而变化,其表达式为:
可以看到,耗尽层电容的大小随外加电压V的减小而增大。充电曲线如下图所示:
VGS分为三段,第一段上升主要是IG对CGS进行充电,使得栅极电压上升,因为此时由公式1可以得到CGDJ容值远小于COXD,由于两个电容是串联,因此等效电容CGD很小,导致IG主要是给CGS充电。
到了第二个阶段,mosfet导电沟道慢慢形成,但是由于此时没有完全导通,ID的值基本不变,此时相当于电流钳位住VGS,使得VGS的电压也保持不变。因为VGS与ID之间存在一个可以认为为恒定值的跨导g。此阶段CGDJ迅速增大,导致CGD的容值也迅速增大,IG实际上给CGD充电。
第三个阶段,CGD≈COXD,此阶段IG同时给CGS和CGD充电,使得VGS上升。
值得一提的是,在这个过程中,IG给CGD充电,严格意义上说应该是CGD通过栅电流IG放电,使得漏极电压下降。
参考文献:[1]唐勇,胡安,陈明.IGBT栅极特性与参数提取[J].电工技术学报,2009,24(07):76-80.
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