应用在大功率驱动器中的IGBT晶圆

2023-12-06 13:50

功率器件驱动器是电力电子系统的低压信号控制电路和高压主电路之间的接口，是功率器件应用的关键技术与难点之一。功率器件中的晶体管和晶闸管在应用中需要驱动器的驱动信号才可运行，功率器件驱动器的通常作用是电气隔离、信号传输与放大及功率器件的保护。

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由于IGBT具有开关频率高、导通功耗小及门极控制方便等特点，在大功率变换系统中得到广泛的应用。在IGBT应用中，除其本身的技术水平以外，另一个要考虑的重要因素是其驱动器的设计是否合理与可靠。IGBT驱动器作为功率电路和控制器之间的接口电路，对系统的功耗和可靠性等方面有着极大的关联，一个优化的驱动器在功率变换系统中是不可或缺的，选择适当的驱动电路就和变换器整体方案的可靠性紧密相关。

驱动器主要完成以下三个方面的功能，首先是驱动功能，为IGBT开关提供足够大的驱动电流，保证IGBT能在其控制下可靠地开通和关断;其次是驱动器要具有保护功能，当IGBT发生短路或者过流时，驱动器能在较短的时间关断IGBT，保护功率器件。另外，在高电压、大功率的应用场合，驱动器作为控制电路与功率电路之间的连接桥梁，必须要具有电气隔离的功能，保证控制电路不会受功率电路的干扰和影响。在满足上述三种功能的前提下，驱动器还要考虑灵活性、性能与价格之间的关系。

由于IGBT电流容量和电压等级的不同，对其驱动器的技术要求也存在差异。在小功率应用中，由于驱动电流比较小，大多采用集成化的驱动器，而在大功率、高电压的应用中，比如：大功率ups电源，高压变频器等，要求驱动器提供更大的驱动电流，更高的隔离电压和更完善的保护功能。

IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术,被誉为绿色能源的“核芯”。

目前国内的晶闸管、晶圆片部分二极管、防护器件等仍以4寸线为主流；平面可控硅芯片、肖特基二极管、IGBT模块配套用高电压大通流整流芯片，低电容、低残压等保护器件芯片和部分MOSFET等以6寸线为主流。