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　　當選擇合適的電源開關，電機控制應用設計的任務是平衡性能要求和系統(tǒng)總成本。當系統(tǒng)成本是最高的優(yōu)先級，經(jīng)常被選擇用于逆變器的IGBT。籠統(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，在一個更小的芯片尺寸，成本較低的IGBT。

　　合適的IGBT進行調整由設備制造商為特定的應用程序之間的平衡的導通損耗和開關損耗。此設備調諧介紹的各種效果，這取決于在最終產(chǎn)品中使用的電機的類型以不同的方式影響系統(tǒng)。因此，有多種方式設計，以達到最佳的設計。

　　的IGBT的開關損耗和傳導性能的器件結構是一個函數(shù)?；九c早期的器件結構，包括對稱的封鎖IGBT和非對稱阻塞的IGBT。對稱的結構，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)轉換器或三電平逆變器的AC應用。非對稱結構保持正向阻斷能力，并提供較低的通態(tài)壓降比對稱的IGBT。這使得他們的理想選擇DC應用，如變速電機控制，僅在第一象限IV特性的反并聯(lián)二極管是用在設備允許操作。

　　對于大多數(shù)制造商正在尋求優(yōu)化的狀態(tài)和開關中壓電機控制應用的速度，非對稱結構的IGBT的焦點。這種結構的關鍵屬性是字段停止層中創(chuàng)建的一個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)，從而減小導通損耗。為了推動實現(xiàn)這些收益，制造商已經(jīng)開發(fā)結構，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)射極結構，是指到一個非常薄的，輕摻雜的p-型層。此發(fā)射到的n-基極的區(qū)域，從而降低了所存儲的電荷，并有利于較低的開關的損失(巴利加)中的少數(shù)載流子。

　　主要是用于切換從立體的IGBT的物理體系結構與傳導優(yōu)化相關的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。當電壓被施加到柵極時，集電極電流增加的基礎上，在n型摻雜的基極區(qū)的電導率調制。當柵極偏壓被移除時，所存儲的電荷在n型摻雜的基極區(qū)域的查詢結果中的電流的尾巴，導致開關損耗。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，第四更重摻雜的發(fā)射極層的p-摻雜的發(fā)射極，其中創(chuàng)建更多的載流子，降低傳導損耗，在較高的開關損耗的犧牲。

　　選擇一個設備，提供高開關頻率，降低開關損耗將導致更高的導通損耗。反過來，這需要一個較大的散熱片，這增加了系統(tǒng)的成本，并創(chuàng)建空間問題?？商鎿Q地，具有較低的導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的可聽噪聲。

　　從系統(tǒng)的角度來看，設計師還必須考慮電機的尺寸和性能的散熱要求的電子控制。提高效率的要求，BLDCs正越來越多地進入青睞的家電產(chǎn)品。這些緊湊的永磁電機具有較低的電感比傳統(tǒng)的交流感應電機。的無刷直流電機控制時，通過PWM的過程中，絕緣柵雙極性晶體管試圖建立一個數(shù)字化的正弦波。的結果通常是強加的波形，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)的交流感應電動機，該電動機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，電流波動大，從而降低了電機的效率。

　　更快的IGBT，實現(xiàn)了更高的PWM頻率會降低紋波電流和所要求的過濾器可以做得更小，因為輸出波形更接近所需的波形。其他控制方法，如無傳感器磁場定向控制(FOC)，開關速度更快，導致更快的采樣率和更好地重建的反電動勢來計算電機的位置。

　　正如所指出的，兩個IGBT元件架構和調整被施加到兩個系統(tǒng)的效率和較低的成本實現(xiàn)。在最新的技術迭代，通過單片到IGBT裝置本身中的反向恢復二極管集成成本被尋址。

　　兩個家庭的反向傳導驅動器(RC-D)的IGBTs由英飛凌科技公司開發(fā)的說明了這種方法。該器件集成了一個非對稱結構領域的一站式層，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，同時減少了部件和系統(tǒng)成本，但限制到5 kHz開關速度。雖然這是可以接受的家電，設計，需要更快的速度需要另一種選擇。通過不同的摻雜技術，可以實現(xiàn)更高的工作頻率具有相同的物理結構。RC-開快車(RC-DF)IGBT家族支持切換速度最高可達30千赫并使用相同的低價格的設備架構。

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

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

　　仔細看看波形的導通和關斷的IGBT讓我們比較了開關損耗。在轉彎的比較(圖2)的較高頻率的移動設備，顯示為紅色的IC DUT，表現(xiàn)出較低的峰值反向恢復電流和更快的穩(wěn)定時間時，作為結果的集成二極管的較低的恢復電荷相比RC-D IC REF。

　　在開關關斷(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，設備與設備結構基本上是相同的，說明了，摻雜技術高端的性能有很大的影響。開關損耗之間(EOFF)和傳導損耗(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)要求的關鍵是選擇設備，以滿足電機系統(tǒng)的要求。

　　參考文獻

　　巴利加，BJ功率半導體器件的基礎。紐約，紐約：施普林格科學商業(yè)媒體，有限責任公司，2008年。

　　CHIOLA，達維德。反向導通IGBT的驅動器。應用說明。菲拉赫奧地利：英飛凌科技股份公司，2009年。