柵極和浮置柵

柵極和浮置柵是最靠近陰極的一個電極,具有改變電子管的性能等作用。

基本介紹

  • 中文名:柵極和浮置柵
  • 套用學科:物理學
  • 屬性:電極
  • 特徵:靠近陰極
  • 套用:多極電子管
柵極/浮置柵,IGBT的柵極出現過壓的原因,

柵極/浮置柵

多極電子管中最靠近陰極的一個電極,具有細絲網或螺旋線的形狀,有控制板極電流的強度﹑改變電子管的性能等作用。
結型場效應管有兩種結構形式。它們是N溝道結型場效應管(符號圖為(1))和P溝道結型場效應管(符號圖為(2))。從圖中我們可以看到,結型場效應管也具有三個電極,它們是:G——柵極;D——漏極;S——源極。電路符號中柵極的箭頭方向可理解為兩個PN結的正向導電方向。
絕緣柵雙極電晶體本質上是一個場效應電晶體,只是在漏極和漏區之間多了一個P型層。根據國際電工委員會IEC/TC(CO)1339檔案建議,其各部分名稱基本沿用場效應電晶體的相應命名。圖2-53所示為一個N溝道增強型絕緣柵雙極電晶體結構,N+區稱為源區,附於其上的電極稱為源極。N+區稱為漏區。器件的控制區為柵區,附於其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源之間的P型區(包括P+和P一區)(溝道在該區域形成),稱為亞溝道區(Subchannelregion)。而在漏區另一側的P+區稱為漏注入區(Drain injector),它是IGBT特有的功能區,與漏區和亞溝道區一起形成PNP雙極電晶體,起發射極的作用,向漏極注入空穴,進行導電調製,以降低器件的通態電壓。附於漏注入區上的電極稱為漏極。為了兼顧長期以來人們的習慣,IEC規定:源極引出的電極端子(含電極端)稱為發射極端(子),漏極引出的電極端(子)稱為集電極端(子)。這又回到雙極電晶體的術語了。但僅此而已。
IGBT的結構剖面圖如圖2-53所示。它在結構上類似於MOSFET,其不同點在於IGBT是在N溝道功率MOSFET的N+基板(漏極)上增加了一個P+基板(IGBT的集電極),形成PN結j1,並由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似
由圖2-54可以看出,IGBT相當於一個由MOSFET驅動的厚基區GTR,其簡化等效電路如圖2-55所示。圖中Rdr是厚基區GTR的擴展電阻。IGBT是以GTR為主導件、MOSFET為驅動件的複合結構。N溝道IGBT的圖形符號有兩種,如圖2-56。所示。實際套用時,常使用圖2-56b所示的符號。對於P溝道,圖形符號中的箭頭方向恰好相反,如圖2-57所示。
IGBT的開通和關斷是由柵極電壓來控制的。當柵極加正電壓時,MOSFET內形成溝道,並為PNP電晶體提供基極電流,從而使IGBT通,此時,從P+區注到N一區進行電導調製,減少N一區的電阻Rdr值,使高耐壓的IGBT也具有低的通態壓降。在柵極上加負電壓時,MOSFET內的溝道消失,PNP電晶體的基極電流被切斷,IGBT即關斷。

IGBT的柵極出現過壓的原因

1.靜電聚積在柵極電容上引起過壓.
2.電容密勒效應引起的柵極過壓.
為防止IGBT的柵極-發射極過壓情況發生,應在IGBT的柵極發射極之間並接一隻幾十千歐的電阻,如上所示.此電阻應儘量靠近柵極與發射極.

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