什么是绝缘栅双极型晶体管的开通时间与关断时

什么是绝缘栅双极型晶体管的开通时间与关断时间？

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种主要应用于功率电子装置中的半导体器件，其具有低导通压降和高关断速度等优点。开通时间和关断时间是评估IGBT性能的重要指标，直接影响着设备的工作效率和可靠性。

开通时间

开通时间是指从驱动信号施加到IGBT导通的时间。在开通过程中，当控制极（门极）施加一个适当的正电压时，控制电流通过绝缘栅而在MOS层形成电子-空穴对。电子从N型区向P型区注入，并使PN结发生逆偏。当逆偏电势达到一定值时，内部的电场被带了进来。与此同时，这个电场帮助加速空穴提供电流到绝缘栅。一旦绝缘栅采取合适的电势，PN结变成正向偏置，MOS区内的电场会完成内部电压的升高和形成道为电子进入，使得电流加大，从而使IGBT导通。开通时间可以分为开通延迟时间和上升时间。

1. 开通延迟时间：指从驱动信号达到绝缘栅，到绝缘栅开始响应、PN结逆偏并形成内部电场的时间。在这个过程中，信号需要传导到绝缘栅，并使绝缘栅上的电荷分布变化到一定程度，才能引起PN结逆偏。

2. 上升时间：指从绝缘栅逆偏导通开始，到绝缘栅电压上升到一定阈值并使PN结正向偏置的时间。当绝缘栅逆偏，MOS区的内部电场会快速上升并形成导通通道，使得电流增加。上升时间与绝缘栅驱动电路的响应速度、绝缘栅电容、绝缘栅的电阻等因素有关。

关断时间

关断时间是指从驱动信号施加到IGBT关断的时间。在关断过程中，当驱动信号从正向偏置变为零电平或负电压信号时，绝缘栅的电荷需要尽快平衡。电荷平衡的速度取决于绝缘栅和MOS区之间的电容，关断时间可以分为关断延迟时间和下降时间。

1. 关断延迟时间：指从驱动信号变为负电压或零电平，到绝缘栅开始响应、PN结返回到正向偏置的时间。在这个过程中，绝缘栅电荷需要被移除，以便PN结恢复正向偏置。

2. 下降时间：指从绝缘栅电压开始下降，到IGBT完全关断的时间。在这个过程中，电荷平衡以及PN结的恢复需要一定的时间。

开通时间和关断时间对于IGBT的应用非常重要，因为较短的开通和关断时间可以提高器件的开关速度和效率，减少能量损耗，降低热量产生和器件温度，延长设备的寿命。因此，设计和优化驱动电路以及选择合适的IGBT型号对于获得快速而可靠的开通和关断时间非常关键。

总结起来，绝缘栅双极型晶体管的开通时间和关断时间是IGBT性能的关键指标。开通时间包括开通延迟时间和上升时间，而关断时间包括关断延迟时间和下降时间。减小开通和关断时间可以提高IGBT的开关速度和效率，降低能量损耗，增加器件的可靠性和寿命。