APC电源SURT3000UXICH机架式UPS不间断电源3KVA2.1KW更换安装

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参数

稳压稳频产品特性
否是否进口
深圳产地

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产品详情

IGBT为栅射电压UGE而晶体管为基极电流IB。IGBT的输出特性分正向阻断区、有源区和饱和区。当UGE<0时，IGBT为反向阻断工作状态。由图2-55(a)可知，此时P+N结(J1结)处于反偏状态，因而不管MOSFET的沟道体区中有没有形成沟道，均不会有集电极电流出现。由此可见，IGBT 由于比MOSFET多了一个J结而获得反向电压阻断能力，IGBT能够承受的反向阻断电压URM取决于J1结的雪崩击穿电压。当UCE>0而UcE0而且UGE时，MOSFET 的沟通体区内形成导电沟道，IGBT进入正向导通状态。此时，由于J1结处于正偏状态，P+区将向N基区注入空穴。当正偏压升高时，注人空穴的密度也相应增大，直到超过N基区的多数载流子密度为止。在这种状态工作时，随着栅射电压UGE的升高，向N基区提供电子的导电沟道加宽，集电极电流Ic将增大，在正向导通的大部分区域内，Ic与UGE呈线性关系，而与UCE无关，这部分区域称为有源区或线性区。IGBT的这种工作状态称为有源工作状态或线性工作状态。对于工作在开关状态的IGBT，应尽量避免工作在有源区(线性区)，否则IGBT的功耗将会很大。饱和区是指输出特性比较明显弯曲的部分，此时集电极电流Ic与极射电压UcGE不再呈线性关系。在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，因而IGBT是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。

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(2)动态特性

图2-57给出了IGBT开关过程的波形图。IGBT的开通过程与MOSFET的开通过程很相似。这是因为IGBT在开通过程中大部分时间UoE UcEM 是作为MOSFET运行的。开通时间ton定义为从90% IGEM 驱动电压UGE的脉冲前沿上升到10%UGEM(幅

10% ICEM 值)处起至集电极电流Ic上升到90%IcM处止所LcM 需要的时间。开通时间ton又可分为开通延迟时间90% ICM d(on)! d(off tdon}和电流上升时间t，两部分。td(on定义为从_位2 10%UGE到出现10%IcM所需要的时间；t定义10%ICM

100

为集电极电流Ic从10%I cM上升至90%I cM所需UcEUcEM 要的时间。集射电压UCE的下降过程分成t v1}和tv2两段，tfV段曲线为IGBT中MOSFET单独H1AJ1} 工作的电压下降过程；try2段曲线为MOSFET和PNP晶体管同时工作的电压下降过程。trv2段电

压下降变缓的原因有两个:其一是UCE电压下降图2-57 IGBT的动态特性时，IGBT中MOSFET的栅漏电容增加，致使电压下降变缓，这与MOSFET相似；其二是IGBT的PNP晶体管由放大状态转换到饱和状态要有一个过程，下降时间变长，这也会造成电压下降变缓。由此可知IGBT只有在trv2结束才完全进人饱和状态。

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IGBT关断时，从驱动电压Uc的脉冲后沿下降到90%UGEM处起，至集电极电流下降到10%IcM处止，这段过渡过程所需要的时间称为关断时间ff。关断时间t+f包括关断延迟时间t(of1和电流下降时间t两部分。其中L1co定义为从90%UcEM处起至集电极电流下降到90%IcM处止的时间间隔；1定义为集电极电流从90%I cM处下降至10%IcM处的时间间隔。电流下时间tr又可分为t6和ti两段，t份1对应IGBT内部的MOSFET的关断过程，

UPS电源技术及应用

1拉对应于IGBT 内部的PNP晶体管的关断过程。

IGBT的击穿电压、通态压降和关断时间都是需要折中的参数。高压器件的N基区必介有足够的宽度和较高的电阻率，这会引起通态压降的增大和关断时间的延长。在头际电路励用中，要根据具体情况合理选择器件参数。

2.43擎住效应

为简明起见，我们曾用图2-55(b)的简化等效电路说明IGBT 的工作原理，但是IGB

的更实际的工作过程则需用图2-58来说明。如图2-58所示，IGBT内还含有一个寄生的NPN晶体管，它与作为主开关器件的PNP晶体管一起将组成一个寄生晶闸管。

在NPN晶体管的基极与发射极之间存在着体区短路电阳Rbr。在该电阻上，P型体区的横向空穴电流会产生一定压降[叁见图2-55(a)]。对J3结来说，相当于施加一个正偏置电压。在额定的集电极电流范围内，这个正偏压很小，不足以使J3结导

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疼2-5IGBT实际结构通，NPN晶体管不起作用。如果集电极电流大到一定程度，这个

的等效电路正偏压将上升，致使NPN晶体管导通，进而使NPN和PNP晶体

管同时处于饱和状态，造成寄生晶闸管开通，IGBT栅极失去控制作用，这就是所谓的擎住效应(latch),也称为自锁效应。IGBT发生擎住效应后，器件失控，集电极电流很大，造成过高的功耗，能导致器件损坏。由此可知集电极电流有一个临界值1av.大于此值后IGBT会产生擎住效应。为此，器件制造厂必须规定集电极电流的值1c和相应的栅射电压的值。集电极通态电流的连续值超过临界值IcM时产生的擎住效应称为静态擎住效应。值得指出的是，IGBT在关断的动态过程中会产生所谓关断擎住或称动态擎住效应，这种现象在负载为感性时更容易发生。动态擎住所允许的集电极电流比静态擎住时还要小，因此制造厂所规定的IcM值是按动态擎住所允许的集电极电流而确定的。

绝缘栅极双极晶体管(IGBT)产生动态擎住现象的主要原因是器件在高速关断时，电流下降太快，集射电压UCE突然上升，du CE/d很大，在J2结引起较大的位移电流，当该电流流过Rhr时，可产生足以使NPN晶体管开通的正向偏置电压，造成寄生晶闸管自锁。为了避免发生动态擎住现象，可适当加大栅极串联电阻Rdr，以延长IGBT的关断时间，使电流下降速度变慢，因而使du CE/dt减小。

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