0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

IGBT中的闩锁效应到底是什么

Wildesbeast 来源:电子产品世界 作者:电子产品世界 2021-02-09 17:05 次阅读

闩锁(Lanch-up)效应,一般我们也可以称之为擎住效应,是由于IGBT超安全工作区域而导致的电流不可控现象,当然,闩锁效应更多的是决定于IGBT芯片本身的构造。实际工作中我们可能很少听到一种失效率,闩锁失效,今天我们就来聊一聊什么是闩锁效应~

关于IGBT的构造我们这里不再赘述,集MOS和BJT于一身的“男人”。一般我们认为IGBT的理想等效电路如下图所示:

356b7c54d34c48dc9ec1723fb5bed394.png

上图直观地显示了IGBT的组成,是对PNP双极型晶体管和功率MOSFET进行达林顿连接后形成的单片型Bi-MOS晶体管。

故在G-E之间外加正向电压使MOS管导通时,PNP晶体管的基极-集电极之间就连上了低电阻,从而使PNP晶体管处于导通状态。此后,使G-E之间的电压为零或者负压时,首先MOS管处于断路状态,PNP晶体管的基极电流被切断,从而使IGBT关断。所以,IGBT和MOS一样,都是电压控制型器件。

闩锁效应的产生是在哪里?

其实IGBT的实际等效电路与上面我们讲到的理想等效电路略有不同,还需要考虑其内部寄生的电容,如下图:

93e2cc82c471429bbca40a2283c5d73d.png

从上图我们可以看出,实际等效电路是由可控硅和MOS构成的。内部存在一个寄生的可控硅,在NPN晶体管的基极和发射极之间并有一个体区扩展电阻Rs,P型体内的横向空穴电流会在Rs上产生一定的电压降,对于NPN基极来说,相当于一个正向偏置电压。在规定的集电极电流范围内,这个正偏电压不会很大,对于NPN晶体管起不了什么作用。当集电极电流增大到一定程度时,该正向电压则会大到足以使NPN晶体管开通,进而使得NPN和PNP晶体管处于饱和状态。此时,寄生晶闸管导通,门极则会失去其原本的控制作用,形成自锁现象,这就是我们所说的闩锁效应,也就是擎住效应,准确的应该说是静态擎住效应。IGBT发生擎住效应后,集电极的电流增大,产生过高的功耗,从而导致器件失效。

动态擎住效应主要是在器件高速关断时电流下降太快(di/dt大),dv/dt很大,引起的较大位移电流,流过Rs,产生足以使NPN晶体管导通的正向偏置电压,造成寄生晶闸管的自锁。

在IGBT中,在有过电流流过时,我们通过控制门极来阻断过电流,从而进行保护。但是,一旦可控硅触发,由于可控硅不会由于门极的阻断信号等而进行自动消弧,因此此时的IGBT不可能关断,最终导致IGBT因过电流而损坏。

那么我们可以怎么样来防止或者说是减小擎住效应呢?

一般有以下几种技术:

采用难以产生擎住效应的构造,也就是减小体区扩展电阻Rs。

通过优化n缓冲层的厚度和掺杂来控制PNP晶体管的hFE。

通过导入降低寿命的手段来控制PNP晶体管的hFE。

所以,关于IGBT的实际应用,我们是不允许其超安全工作区域的,针对这个,我们采用了很多保护手段。所以,每个元器件,有的时候我们考虑的只是我们需要观察的,但是其背后的故事则会告诉我们,为什么我们应该这样去考量。

从原材料到成品IGBT,这个过程经历了太多环节,每个环节都很重要,这才有了满足我们需求的各类元器件。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • MOSFET
    +关注

    关注

    139

    文章

    6388

    浏览量

    209724
  • IGBT
    +关注

    关注

    1235

    文章

    3448

    浏览量

    242796
  • 晶体管
    +关注

    关注

    76

    文章

    8971

    浏览量

    134624
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    浅谈IGBT闩锁效应

    闩锁(Lanch-up)效应,一般我们也可以称之为擎住效应,是由于IGBT超安全工作区域而导致的电流不可控现象,当然,闩锁效应更多的是决定于IGBT
    发表于 04-06 17:32 1170次阅读
    浅谈<b class='flag-5'>IGBT</b>的<b class='flag-5'>闩锁效应</b>

    什么是闩锁效应

    引起闩锁效应(latch-up)是半导体器件失效的主要原因之一。如果有一个强电场施加在器件结构的氧化物薄膜上,则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。很细的金属化迹线会由于大电流而损坏,并会由于浪涌电流造成
    发表于 08-01 11:04

    max232芯片 闩锁效应

    我买的一块HC6800开发板,下载程序几次后MAX232芯片发烫不能下载程序。查的好像是闩锁效应.有办法解决吗
    发表于 04-01 21:32

    如何解决CMOS电路闩锁效应在现实生活中有什么具体的...

    如何解决CMOS电路闩锁效应在现实生活中有什么具体的事例应用没有?
    发表于 05-29 17:28

    闩锁效应 的一些理解

    基耦合大环路负反馈放大器受超强干扰时可能发生的故障,不过,由于各级电路是並联的且均有直流负载,闩锁不会导致电源短路或开路,狭义的闩锁效应,是指CMOS或IGBT这类器件的 可控硅效应,这专题
    发表于 09-12 12:05

    请问NPU到底是什么?

    目前手机市场,AI已成为标配,但手机里的AI够不够聪明,还得看手机芯片里的NPU是否够强大。那么,NPU到底是什么呢?
    发表于 12-08 07:00

    什么是闩锁效应闩锁效应的触发方式有哪几种?

    什么是闩锁效应闩锁效应是如何产生的?闩锁效应的触发方式有哪几种?
    发表于 06-17 08:10

    STM32到底是什么?

    STM32到底是什么?
    发表于 11-16 07:09

    红外遥控的载波到底是什么?

    红外遥控的载波到底是什么?什么是红外38K的载波信号?
    发表于 02-15 06:18

    IGBT到底是个什么玩意儿?它为什么叫IGBT呢?

    IGBT的英文全称和基础概念对于微电子技术猿来说,想必已经耳熟能详。然而对于工作需要用到IGBT、但从未专业学习过IGBT的人来说,IGBT到底是
    发表于 02-10 15:36

    CMOS闩锁效应

    闩锁效应是指CMOS器件所固有的寄生双极晶体管被触发导通,在电源和地之间存在一个低阻通路,大电流,导致电路无法正常工作,
    发表于 09-26 17:04 83次下载

    一种抑制ESD保护电路闩锁效应的版图研究

    一种抑制ESD保护电路闩锁效应的版图研究_柴常春
    发表于 01-07 16:06 0次下载

    IGBT之闩锁(Lanch-up)效应

    闩锁(Lanch-up)效应,一般我们也可以称之为擎住效应,是由于IGBT超安全工作区域而导致的电流不可控现象,当然,闩锁效应更多的是决定于IGBT
    的头像 发表于 05-28 14:57 1.7w次阅读
    <b class='flag-5'>IGBT</b>之闩锁(Lanch-up)<b class='flag-5'>效应</b>

    电动汽车里的逆变器和IGBT到底是如何工作的PDF文件讲解

    电子发烧友网站提供《电动汽车里的逆变器和IGBT到底是如何工作的PDF文件讲解.pdf》资料免费下载
    发表于 11-26 04:30 32次下载

    单片机发生闩锁效应的因素,如何防止发生单片机闩锁效应

    单片机闩锁效应指的是单片机内部金属配线发生熔断的现象,那么导致单片机闩锁效应的因素是什么?单片机开发工程师表示,已知的导致单片机发生闩锁效应的因素有很多个。现总结如下:
    的头像 发表于 07-10 11:21 882次阅读