IGBT的工作原理及檢測方法

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又稱絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,因此,可以把其看作是MOS輸入的達林頓管。它融合了MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點，具備易于驅動、峰值電流容量大、自關斷、開關頻率高 (10-40 kHz) 等特點，已逐步取代晶閘管和GTO(門極可關斷晶閘管)，是目前發展最為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應用于小體積、高效率的變頻電源、電機調速、 UPS 及逆變焊機當中。

　　1. IGBT的工作原理

　　IGBT由柵極(G)、發射極(E)和集電極(C)三個極控制。如圖1，IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關斷。由圖2可知,若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓,則MOSFET導通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。

　　圖1 IGBT 結構圖

　　圖2 IGBT電氣符號(左)與等效的電路圖(右)

　　如果IGBT柵極與發射極之間的電壓，即驅動電壓過低則IGBT不能穩定的工作，如果過高甚至超過柵極—發射極之間的耐壓，則IGBT可能會永久損壞。同樣，如果IGBT集電極與發射極之間的電壓超過允許值，則流過IGBT的電流會超限，導致IGBT的結溫超過允許值，此時IGBT也有可能會永久損壞。

　　2. IGBT極性判斷

　　對IGBT進行檢測時，應選用指針式萬用表。首先將萬用表撥到R×1KΩ檔，用萬用表測量各極之間的阻值，若某一極與其它兩極阻值為無窮大，調換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大，則此極為柵極(G)。再用萬用表測量其余兩極之間的阻值，若測得阻值為無窮大，調換表筆后阻值較小，當測量阻值較小時，紅表筆接觸的為集電極(C)，黑表筆接觸的為發射極(E)。

　　3 IGBT實物圖

　　3. IGBT好壞的判斷

　　判斷IGBT好壞時必須選用指針式萬用表(電子式萬用表內部電池電壓太低)，也可以使用9V電池代替。首先將萬用表撥到R×10KΩ檔(R×1KΩ檔時，內部電壓過低，不足以使IGBT導通)，用黑表筆接IGBT的集電極(C),紅表筆接IGBT的發射極(E)，此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極(G)和集電極(C)，這時IGBT被觸發導通，萬用表的指針明顯擺動并指向阻值較小的方向并能維持在某一位置。然后再用手指同時觸及一下柵極(G)和發射極(E)，這時IGBT被阻斷，萬用表的指針回零。在檢測中以上現象均符合，可以判定IGBT是好的，否則該IGBT存在問題。