• IGBT的名稱比較長，在很多實驗電路中、有關(guān)書籍中也不多見，但在電磁爐中，這是一個狠角色，如果它罷工了，那么電磁爐就癱瘓了。今天就這個元件的結(jié)構(gòu)、原理、功能、檢測等主要方面做一簡單介紹，以饗讀者。

• IGBT：絕緣柵雙極性晶體管，是由場效應(yīng)管和三極管組合成的復(fù)合電子元件。從名稱上就能看出它是由兩部分組成的。那么你首先需要了解MOS管、BJT管的特性，否則研究起來很困難的。

• 外形見下圖一，前者是分立元件的IGBT，它與大功率的三極管、場效應(yīng)管等管子在外形上差別不大；這是我們今天研究的對象。后者是IGBT模塊，用在電焊機、逆變器、開關(guān)電源、UPS等大功率、大電流設(shè)備上，研究通第一個以后，在以后的文章中我們會繼續(xù)研究這個模塊，因為它在電力電路中比較猛。

圖一 IGBT外形

• IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)：也是由P、N型半導(dǎo)體組成，又像MOS管的結(jié)構(gòu)，又像三極管的結(jié)構(gòu)，這就對了，見下圖二。它相當于一個PNP型的三極管和增強型NMOS管復(fù)合而成，它有三個極：C極（集電極）、G極（柵極）、E極（發(fā)射極），等效圖如下圖三。這種IGBT的MOS部分屬于N型溝道，稱作N-IGBT，那么相應(yīng)的還有P-IGBT，導(dǎo)電溝道就是P型，箭頭由發(fā)射極E指向柵極G。在實際使用當中，N-IGBT比較多見，我們今天拿此進行研究。

圖二 IGBT結(jié)構(gòu)圖

圖三 等效圖

其符號見下圖四，

• IGBT符號圖，見下圖四，b為帶阻尼的IGBT

圖四 IGBT符號

圖五 IGBT工作原理

• 原理簡析：見上圖五， 當柵極電壓UGE大于IGBT的開啟電壓時，IGBT內(nèi)部的N型溝道就會形成，源極S、漏極D就會導(dǎo)通，三極管的基極b極導(dǎo)通，集電極電流IC流入，分成兩路I1、I2,最后匯入IE，當柵極電壓UGE消失，則導(dǎo)電溝道消失，IGBT處于截止狀態(tài)。當柵極電壓UGE變化時，導(dǎo)電溝道也隨著變化，I1電流大小也在變化，并引起IE的變化。

• 檢測方法：

• 通過以上對IGBT的結(jié)構(gòu)、原理分析，它兼有場效應(yīng)管的高輸入阻抗、開關(guān)速度快和三極管的低導(dǎo)通電壓、大容量的優(yōu)點。

• 正常情況下，IGBT的三個電極互不導(dǎo)通。

• 極性判斷：把萬用表置于R×1k檔位，將黑表筆固定接著某一引腳a上，紅筆分別接其它兩只引腳b、c，若兩次的阻值均為無窮大；對調(diào)用紅筆固定接在a電極上，黑筆分別接其它兩只引腳b、c，若阻值均為無窮大，則固定不動的那只表筆所接引腳a即為柵極，其余兩腳再用萬用表檢測，若徹底阻值為無窮大，對調(diào)表筆后測得的阻值較小，在測量阻值較小的一次中，紅筆所接即為C極，黑筆所接為E極。

• 好壞判別：將萬用表置于R×10k檔位，用黑筆接起C極，紅筆接E極，正常應(yīng)該為無窮大，用手指同時觸碰柵極和C極，IGBT被導(dǎo)通，阻值較小，然后觸碰柵極和E極，馬上又回到了無窮大，則這樣的管子就是好的，否則就是壞的。

• 主要參數(shù)

• 集電極、發(fā)射極間電壓：柵極、發(fā)射極間短路時的集電極、發(fā)射極間的最大電壓；

• 柵極、發(fā)射極間電壓：集電極、發(fā)射極間短路時的柵極、發(fā)射極間最大電壓；

• 集電極電流：集電極允許的最大直流電流；

• 耗散功率：單個管子所允許的最大耗散功率；

• 結(jié)溫：元件連續(xù)工作時芯片的溫度；

• 關(guān)斷電流:柵極、發(fā)射極間短路，在集電極、發(fā)射極間加上指定的電壓時的集電極電流；

• 漏電流：集電極、發(fā)射極間短路，在柵極、發(fā)射極間加上指定電壓時的柵極漏電流；

• 飽和壓降：在指定的集電極電流和柵極電壓的情況下，集電極、發(fā)射極間的電壓；

• 輸入電容：集電極、發(fā)射極間處于交流短路狀態(tài)，在柵極、發(fā)射極間及集電極、發(fā)射極間加上指定電壓時，柵極、發(fā)射極間的電容。
  

• IGBT在電磁爐中廣泛應(yīng)用，也是最容易損壞的元件。由它的導(dǎo)通時間控制爐盤線圈電流的大小。見下圖。

電磁爐加熱部分