IGBT选型时需关注的参数，适用场景（高压大电流低频）以及驱动电路设计注意事项

概述

 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是电力控制和电力转换的核心器件，是由BJT（双极型晶体管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。有高输入阻抗（MOSFET优点），低导通压降（GTR优点），适用于高压，高电流但是频率较低的场合。

IGBT的相关参数

静态参数

  IGBT本身固有的，与工作条件无关的参数：门级开启电压；门极击穿电压；集电极发射极间耐压；集电极发射极间漏电流；寄生电容（输入电容，输出电容，米勒电容）

动态参数

  动态参数是指开关过程中的相关参数，这些参数会随着开关条件如电压，工作电流，驱动电压，驱动电阻等的变化而变化。相关参数有栅极电荷；导通延迟时间；上升时间，关断延迟时间，下降时间，开通损耗，关断损耗，反向恢复电流，反向恢复时间以及反向恢复能量等。双脉冲测试可以评估这些动态参数。

IGBT的开关参数定义

开通延迟时间（td on）:igbt开通时，从栅极电压Vge的10%开始，到集电极电流上升到Ic的10%为止的这段时间。

开通上升时间（tr）:igbt开通时，从集电极电流Ic的10%上升到90%的这段时间。

关断延迟时间(td off):igbt关断时，从栅极电压vge的90%开始，到集电极电流下降到Ic的90%为止的这段时间。

关断下降时间(tf)：igbt关断时，集电极电流Ic从90%下降到10%的这段时间；

在IGBT开关过程中，并不是瞬间完成的，有集电极电流以及集电极发射极电压，此时是有损耗产生，如图阴影部分面积。

总结

    开关时间受IC影响较小，受Ig电流影响较大，Ig电流明显受到栅极电阻Rg的影响，Rg增大，关断下降时间(tf)略有减小，其他时间参数变长。Rg过大会使IGBT的使用功率频率降低，还会增加栅极驱动损耗，总体来看，Rg一般不超过100Ω，电流规格越大的IGBT，Rg的取值越小。

   开通过程，IGBT仅在栅极端有电压时工作，栅极有电压VG，栅极电流Ig增加，它会增加栅极-发射极电压VGE。VGE增加集电极电流IC，IC降低了集电极到发射极电压VCE。

IGBT为什么适用于高压高电流低频的场景

高压：IGBT采用n-p-n-p四层堆叠结构，特殊的半导体结构使得漂移区厚度增大，耐压能力提升。栅极二氧化硅的绝缘层也较厚，隔离高压主回路与控制回路，低驱动电压精确控制

大电流：IGBT导通时双极载流子作用，使得饱和压降不随电流线性上升，导通损耗显著低于MOSFET。且集电极发射极之间纵向导通，有效导电面积增大，支持电流密度超过200A/cm²，适合大功率场景

低频：IGBT导通时双极载流子参与导电，关断时拖尾电流会产生额外损耗，限制工作频率。当用在低频（<20kHZ）,igbt的导通损耗占主导，此时综合效率优于MOSFET。小于50KHZ且大功率场合IGBT是适用的，高频应用如大于100KHZ,MOSFET是更适用的。

驱动电路设计一些注意事项

电压：开通电压+12/+15V,一般高于导通电压Vge(th)的3倍，确保可以完全导通。关断电压，-5V，抑制米勒电容的寄生导通。

驱动电阻：开通电阻，几十欧姆左右，抑制电流尖峰；关断电阻，一般比开通电阻小一些，加速关断过程，但需要注意电压应力。

另外在全桥或半桥拓扑应用中采用隔离电源或者光耦驱动，避免上下管干扰。一些驱动芯片会有退饱和检测功能。