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

• IGBT：絕緣栅雙極性晶體管，是由場效應管和三極管組合成的複合電子元件。從名稱上就能看出它是由兩部分組成的。那麼你首先需要了解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、場效應管等管子在外形上差别不大；這是我們今天研究的對象。後者是IGBT模塊，用在電焊機、逆變器、開關電源、UPS等大功率、大電流設備上，研究通第一個以後，在以後的文章中我們會繼續研究這個模塊，因為它在電力電路中比較猛。

圖一 IGBT外形

• IGBT内部結構：也是由P、N型半導體組成，又像MOS管的結構，又像三極管的結構，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管複合而成，它有三個極：C極（集電極）、G極（栅極）、E極（發射極），等效圖如下圖三。這種IGBT的MOS部分屬于N型溝道，稱作N-IGBT，那麼相應的還有P-IGBT，導電溝道就是P型，箭頭由發射極E指向栅極G。在實際使用當中，N-IGBT比較多見，我們今天拿此進行研究。

其符号見下圖四，

• IGBT符号圖，見下圖四，b為帶阻尼的IGBT

圖四 IGBT符号

圖五 IGBT工作原理

• 原理簡析：見上圖五， 當栅極電壓UGE大于IGBT的開啟電壓時，IGBT内部的N型溝道就會形成，源極S、漏極D就會導通，三極管的基極b極導通，集電極電流IC流入，分成兩路I1、I2,最後彙入IE，當栅極電壓UGE消失，則導電溝道消失，IGBT處于截止狀态。當栅極電壓UGE變化時，導電溝道也随着變化，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的結構、原理分析，它兼有場效應管的高輸入阻抗、開關速度快和三極管的低導通電壓、大容量的優點。

• 正常情況下，IGBT的三個電極互不導通。

• 極性判斷：把萬用表置于R×1k檔位，将黑表筆固定接着某一引腳a上，紅筆分别接其它兩隻引腳b、c，若兩次的阻值均為無窮大；對調用紅筆固定接在a電極上，黑筆分别接其它兩隻引腳b、c，若阻值均為無窮大，則固定不動的那隻表筆所接引腳a即為栅極，其餘兩腳再用萬用表檢測，若徹底阻值為無窮大，對調表筆後測得的阻值較小，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。

• 好壞判别：将萬用表置于R×10k檔位，用黑筆接起C極，紅筆接E極，正常應該為無窮大，用手指同時觸碰栅極和C極，IGBT被導通，阻值較小，然後觸碰栅極和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

• 集電極、發射極間電壓：栅極、發射極間短路時的集電極、發射極間的最大電壓；

• 栅極、發射極間電壓：集電極、發射極間短路時的栅極、發射極間最大電壓；

• 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；

• 結溫：元件連續工作時芯片的溫度；

• 關斷電流:栅極、發射極間短路，在集電極、發射極間加上指定的電壓時的集電極電流；

• 漏電流：集電極、發射極間短路，在栅極、發射極間加上指定電壓時的栅極漏電流；

• 飽和壓降：在指定的集電極電流和栅極電壓的情況下，集電極、發射極間的電壓；

• 輸入電容：集電極、發射極間處于交流短路狀态，在栅極、發射極間及集電極、發射極間加上指定電壓時，栅極、發射極間的電容。

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

電磁爐加熱部分

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