當(dāng)選擇合適的電源開關(guān)，電機(jī)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的任務(wù)是平衡性能要求和系統(tǒng)總成本。當(dāng)系統(tǒng)成本是最高的優(yōu)先級(jí)，經(jīng)常被選擇用于逆變器的IGBT?；\統(tǒng)地說，可以歸因于較高的電流密度，得到的相似的電流密度的MOSFET相比，在一個(gè)更小的芯片尺寸，成本較低的IGBT。

　　合適的IGBT進(jìn)行調(diào)整由設(shè)備制造商為特定的應(yīng)用程序之間的平衡的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。此設(shè)備調(diào)諧介紹的各種效果，這取決于在最終產(chǎn)品中使用的電機(jī)的類型以不同的方式影響系統(tǒng)。因此，有多種方式設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)。

　　的IGBT的開關(guān)損耗和傳導(dǎo)性能的器件結(jié)構(gòu)是一個(gè)函數(shù)?；九c早期的器件結(jié)構(gòu)，包括對(duì)稱的封鎖IGBT和非對(duì)稱阻塞的IGBT。對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，也被稱為“反向阻斷，”具有固有的正向和反向阻斷能力，這使得它們非常適合于諸如矩陣(AC-AC)轉(zhuǎn)換器或三電平逆變器的AC應(yīng)用。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)保持正向阻斷能力，并提供較低的通態(tài)壓降比對(duì)稱的IGBT。這使得他們的理想選擇DC應(yīng)用，如變速電機(jī)控制，僅在第一象限IV特性的反并聯(lián)二極管是用在設(shè)備允許操作。

　　對(duì)于大多數(shù)制造商正在尋求優(yōu)化的狀態(tài)和開關(guān)中壓電機(jī)控制應(yīng)用的速度，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的IGBT的焦點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵屬性是字段停止層中創(chuàng)建的一個(gè)n-緩沖區(qū)域下方的n型漂移區(qū)和上面的下部的p摻雜層是添加。這個(gè)緩沖區(qū)域用來支持的電場和允許較薄的n型漂移區(qū)，從而減小導(dǎo)通損耗。為了推動(dòng)實(shí)現(xiàn)這些收益，制造商已經(jīng)開發(fā)結(jié)構(gòu)，溝槽式門來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平面的方法和背面植入發(fā)射器概念。的背面?zhèn)茸⑷氚l(fā)射器，也被稱為透明的發(fā)射極結(jié)構(gòu)，是指到一個(gè)非常薄的，輕摻雜的p-型層。此發(fā)射到的n-基極的區(qū)域，從而降低了所存儲(chǔ)的電荷，并有利于較低的開關(guān)的損失(巴利加)中的少數(shù)載流子。

　　主要是用于切換從立體的IGBT的物理體系結(jié)構(gòu)與傳導(dǎo)優(yōu)化相關(guān)的n摻雜的基極區(qū)和p型摻雜的發(fā)射極和其可用載波的摻雜程度。當(dāng)電壓被施加到柵極時(shí)，集電極電流增加的基礎(chǔ)上，在n型摻雜的基極區(qū)的電導(dǎo)率調(diào)制。當(dāng)柵極偏壓被移除時(shí)，所存儲(chǔ)的電荷在n型摻雜的基極區(qū)域的查詢結(jié)果中的電流的尾巴，導(dǎo)致開關(guān)損耗。這些損失，可以減輕通過降低的摻雜水平，因此載流子的壽命。同樣，第四更重?fù)诫s的發(fā)射極層的p-摻雜的發(fā)射極，其中創(chuàng)建更多的載流子，降低傳導(dǎo)損耗，在較高的開關(guān)損耗的犧牲。

　　選擇一個(gè)設(shè)備，提供高開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗將導(dǎo)致更高的導(dǎo)通損耗。反過來，這需要一個(gè)較大的散熱片，這增加了系統(tǒng)的成本，并創(chuàng)建空間問題。可替換地，具有較低的導(dǎo)通損耗的裝置是最有效的操作在較低的頻率，可能引入由于線圈振動(dòng)的可聽噪聲。

　　從系統(tǒng)的角度來看，設(shè)計(jì)師還必須考慮電機(jī)的尺寸和性能的散熱要求的電子控制。提高效率的要求，BLDCs正越來越多地進(jìn)入青睞的家電產(chǎn)品。這些緊湊的永磁電機(jī)具有較低的電感比傳統(tǒng)的交流感應(yīng)電機(jī)。的無刷直流電機(jī)控制時(shí)，通過PWM的過程中，絕緣柵雙極性晶體管試圖建立一個(gè)數(shù)字化的正弦波。的結(jié)果通常是強(qiáng)加的波形，需要以被過濾的擬正弦波，。較慢的數(shù)字化，更高的紋波和效率較低的過程變得。在傳統(tǒng)的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的固有電感作為濾波器的電路，并減少不必要的電流紋波。隨著的BLDC的較低的電感，電流波動(dòng)大，從而降低了電機(jī)的效率。

　　更快的IGBT，實(shí)現(xiàn)了更高的PWM頻率會(huì)降低紋波電流和所要求的過濾器可以做得更小，因?yàn)檩敵霾ㄐ胃咏璧牟ㄐ?。其他控制方法，如無傳感器磁場定向控制(FOC)，開關(guān)速度更快，導(dǎo)致更快的采樣率和更好地重建的反電動(dòng)勢來計(jì)算電機(jī)的位置。

　　正如所指出的，兩個(gè)IGBT元件架構(gòu)和調(diào)整被施加到兩個(gè)系統(tǒng)的效率和較低的成本實(shí)現(xiàn)。在最新的技術(shù)迭代，通過單片到IGBT裝置本身中的反向恢復(fù)二極管集成成本被尋址。

　　兩個(gè)家庭的反向傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)器(RC-D)的IGBTs由英飛凌科技公司開發(fā)的說明了這種方法。該器件集成了一個(gè)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的一站式層，溝槽式閘極和背面的p層與陰極的底部注入發(fā)射。陰極允許反向電流流動(dòng)，同時(shí)減少了部件和系統(tǒng)成本，但限制到5 kHz開關(guān)速度。雖然這是可以接受的家電，設(shè)計(jì)，需要更快的速度需要另一種選擇。通過不同的摻雜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更高的工作頻率具有相同的物理結(jié)構(gòu)。RC-開快車(RC-DF)IGBT家族支持切換速度最高可達(dá)30千赫并使用相同的低價(jià)格的設(shè)備架構(gòu)。

　　兩相比較器件系列是基于幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，以確定是否適合不同的應(yīng)用：傳導(dǎo)損耗(V CESAT(IGBT)，VF(對(duì)于二極管))和開關(guān)損耗(ETS(IGBT)，QRR(二極管)。在一般情況下，RC-DF的設(shè)備具有至少50%的較低的開關(guān)損耗(ETS指數(shù)(mJ))的值相比的較低頻率的設(shè)備。低開關(guān)損耗的需求提供服務(wù)的系統(tǒng)，利用較高頻率的BLDC電機(jī)，其中優(yōu)化的設(shè)計(jì)空間性能和可靠性。較低的V CESAT值和熱傳導(dǎo)損失，在更高的開關(guān)損耗為代價(jià)的VF值的RC-D器件中脫穎而出。

　　左看右看在傳導(dǎo)損耗(圖1)，我們也可以看到，RC-D器件在25°C和175°C，代表的細(xì)線，顯示出優(yōu)良的VCESAT值相比，更快的IGBT。

　　仔細(xì)看看波形的導(dǎo)通和關(guān)斷的IGBT讓我們比較了開關(guān)損耗。在轉(zhuǎn)彎的比較(圖2)的較高頻率的移動(dòng)設(shè)備，顯示為紅色的IC DUT，表現(xiàn)出較低的峰值反向恢復(fù)電流和更快的穩(wěn)定時(shí)間時(shí)，作為結(jié)果的集成二極管的較低的恢復(fù)電荷相比RC-D IC REF。

　　在開關(guān)關(guān)斷(圖3)的比較顯示，的高頻RC-DF(IC DUT)提供了更短的換向RC-D(IC REF)。

　　兩相比較，設(shè)備與設(shè)備結(jié)構(gòu)基本上是相同的，說明了，摻雜技術(shù)高端的性能有很大的影響。開關(guān)損耗之間(EOFF)和傳導(dǎo)損耗(VCESAT)的示于圖的整體的妥協(xié)。4(CHIOLA)。這說明了如何理解系統(tǒng)要求的關(guān)鍵是選擇設(shè)備，以滿足電機(jī)系統(tǒng)的要求。

　　參考文獻(xiàn)

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