IGBT禁接反向电压和避免缺陷

带反向阻断型IGBT的几何结构及工作模式基本上类似于NPT型IGBT，但在NPT型IGBT结构的基础上，P+集电极被芯片边缘从顶部到底部的分散隔离叠起来，这可以降低P+-N-连接处的反向阻断电压，此时集电极已变成负压。不采用这种结构，连接处由于没有阻断场的作用将会击穿芯片边缘，这也是标准IGBT禁止接到反向电压的原因。

反向阻断型IGBT的特性是特别重要的，传统电流源逆变器和矩阵变换器的开关频率选择时应该考虑在某种程度上需要调和的矛盾因素，高频可以减小滤波器的体积，然而半导体开关管的一些工作模式包括反向硬关断，是通过在集电极—发射极之间加一个负电压实现的，对应的反向恢复电流尖峰会导致能量损耗，因此需要选择合适的开关频率来限制能量损耗。由于反向阻断型IGBT的饱和电压比传统IGBT的饱和电压及串联独立二极管的正向导通电压的和还小，所以它的导通损耗小，因此反向阻断型IGBT可以代替一个传统IGBT和一个独立的二极管组成的串联结构，这样提高了功率密度，减少导通损耗。这个新结构对用于设计谐振变换器、电流源逆变器、矩阵变换器和其他需要双向开关的拓扑结构都是非常适用的。

全侨式逆变电路应用广泛，全桥式电路的优点是输出功率较大，要求功率开关管耐压较低，便于选管。在硬开关侨式电路中，IGBT在高压下导通，在大电流下关断，处于强迫开关过程，功率器件IGBT能否正常可靠使用起着至关重要的作用。驱动电路的作用就是将控制电路输出的PWM信号进行功率放大，满足驱动IGBT的要求。其性能直接关系到IGBT的开关速度和功耗、整机效率和可靠性。随着开关工作频率的提高，驱动电路的优化设计更为重要。

IGBT模块是由绝缘栅双极型晶体管芯片与FWD续流二极管芯片，通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；俗称电力电子装置的“CPU”， IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性。动态特性又称开关特性，一是开关速度，主要指标是开关过程中各部分时间；另一个是开关过程中的损耗。

全桥式逆变器的一大缺陷就是存在中频变压器偏磁问题，正常工作情况下，功率开关器件在工作前半周与后半周导通脉宽相等，饱和压降相等，前后半周交替通断，变压器磁心中没有剩磁。但是，如果IGBT驱动电路输出脉宽不对称或其他原因，就会产生正负半周不平衡问题，此时，变压器内的磁心会在某半周积累剩磁，出现“单向偏磁”现象，经过几个脉冲，就可以使变压器单向磁通达到饱和，变压器失去作用，等效成短路状态。这对于IGBT来说，极其危险，可能引发爆炸。

桥式电路的另一缺点是容易产生直通现象。直通现象是指同桥臂的IGBT在前后半周导通区间出现重叠，主电路板路，巨大的加路电流瞬时通过IGBT。针对上述两点不足，从驱动的角度出发、设计的驱动电路必须满足四路驱动的波形完全对称，严格限制最大工作脉宽，保证死区时间足够。