igbt使用中的几个常识性问题

IGBT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅极型功率管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。

应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。

由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。

较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。IGBT基本结构见图1中的纵剖面图及等效电路。

导通 IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层（NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分）。如等效电路图所示（图1），其中一个MOSFET驱动两个双极器件。

基片的应用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结。 当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。

如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流（MOSFET 电流）； 空穴电流（双极）。

关断 当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子（少子）。

这种残余电流值（尾流）的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流引起以下问题：功耗升高；交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。

鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相关的空穴移动性有密切的关系。因此，根据所达到的温度，降低这种作用在终端设备设计上的电流的不理想效应是可行的，尾流特性与VCE、IC和 TC之间的关系如图2所示。

反向阻断 当集电极被施加一个反向电压时， J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。

另一方面，如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地提高压降。 第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效（IC 和速度相同） PT 器件的压降高的原因。

正向阻断 当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制。此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。

闩锁 IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。在特殊条件下，这种寄生器件会导通。

这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。

通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别： 当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现。 只在关断时才会出现动态闩锁。

这一特殊现象严重地限制了安全 *** 作区 。 为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施： 防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别。

降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。 此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切；在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。

因此，器件制造商必须注意将集电极最大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例，通常比例为1:5。 正向导通特性 在通态中，IGBT可以按照“第一近似”和功率MOSFET驱动的PNP晶体管建模。

图3所示是理解器件在工作时的物理特性所需的结构元件（寄生元件不考虑在内）。 如图所示，IC是VCE的一个函数（静态特性），假如阴极和阳极之间的压降不超过0.7V，即使栅信号让MOSFET沟道形成（如图所示），集电极电流IC也无法流通。

当沟道上的电压大于VGE -Vth 时，电流处于饱和状态，输出电阻无限大。由于IGBT结构中含有一个双极MOSFET和一个功率MOSFET，因此，它的温度特性取决于在属性上具有对比性的两个器件的净效率。

功率MOSFET的温度系数是正的，而双极的温度系数则是负的。本图描述了VCE(sat) 作为一个集电极电流的函数在不同结温时的变化情况。

当必须并联两个以上的设备时，这个问题变得十分重要，而且只能按照对应某一电流率的VCE(sat)选择一个并联设备来解决问题。有时候，用一个。

2.电力电子技术试题GTOGTRMOSFETIGBT四种

IGBT：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小 开关速度低于电力MOSFET，电压，电流容量不及GTOGTR：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低 开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题； GTO：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强 电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低； MOSFET：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

3.请教几个物理的常识性问题

1.电磁波频率的单位是Hz，常用的单位还有（kHz ）和（MHz ）。

2.某款手机有三个频段，其中有个频段的频率为300MHz，那么该频段电磁波的波长为（300000/300000000=0.001 ）m。

3.小华在某网站注册了一个电子邮箱，电子邮箱的地址是：xiao123@wuhan.edu，这表示这个电子邮箱的用户名是（xiao123），邮箱服务器名叫（wuhan），其中“edu”表示该服务器属于（教育 ）.

2.某款手机有三个频段，其中有个频段的频率为300MHz，那么该频段电磁波的波长为（300000000/300000000=1）m。

4.请教几个常识性的问题

晕死，白写哪么多，重新写过1：小红伞的更新分为病毒库更新和组件更新，病毒库的更新是支持跨版本的，比如7.0到9.0用的都是同一个病毒库。

但是组件从7.0可以升级到8.0，但是从8.0到9.0是不能直接升级的，需要下载安装文件。关于病毒库的使用期限，可以查看病毒的更新信息： 20081027_0000 7.5.0.1 就知道病毒库使用的最低的引擎是7.5.0.1，所以使用是有期限的。

2：离线包每天都有更新。但是一天更新几次不得而知这是几天更新新包的MD5值，就可以知道了5be632570fb76793464cf5a34fbf3b1e ivdf_fusebundle_nt_en0319.zip7fcb6987690b08e23e1e0e8914f28521 ivdf_fusebundle_nt_en0320.zip7646957ef44ed7221969c0a051447d32 ivdf_fusebundle_nt_en0321.zip4fab5ea525c1e26966a37eee31b6b732 ivdf_fusebundle_nt_en0322.zip5843f83e6207b6c11de40b3187182258 ivdf_fusebundle_nt_en0323.zip337b371aa01accb7269fd953540ea857 ivdf_fusebundle_nt_en0324.zip3e3624328855c3a3414e8da627b1e2b5 ivdf_fusebundle_nt_en0325.zipa716675173a14999e6bf8afbc10410bc ivdf_fusebundle_nt_en0326.zip47c6fc1eccb8b972c4d670e063a5e0ad ivdf_fusebundle_nt_en0327.zipf651a2e51a062e24d33024df0767a560 ivdf_fusebundle_nt_en0328.zip9d1a26a9d040d61f28c908c575612d78 ivdf_fusebundle_nt_en0330.zip850772faf7292b27e30382ec37bf0c22 ivdf_fusebundle_nt_en0331.zipd0d2e0bf82a5f8fe6a9c3d5e5fa278da ivdf_fusebundle_nt_en.zip这里的0331是0330日的，其它的类推3：这个就看离线病毒库的更新频率的，小红伞在线每天更新三到八次左右。

我想应该差不了太多。[]。

5.常识性的问题

1.早期函数概念——几何观念下的函数

十七世纪伽俐略（G.Galileo，意，1564-1642）在《两门新科学》一书中，几乎全部包含函数或称为变量关系的这一概念，用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔（Descartes，法，1596-1650）在他的解析几何中，已注意到一个变量对另一个变量的依赖关系，但因当时尚未意识到要提炼函数概念，因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分时还没有人明确函数的一般意义，大部分函数是被当作曲线来研究的。

1673年，莱布尼兹首次使用“function” （函数）表示“幂”，后来他用该词表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线长等曲线上点的有关几何量。与此同时，牛顿在微积分的讨论中，使用 “流量”来表示变量间的关系。

2.十八世纪函数概念──代数观念下的函数

1718年约翰•贝努利（Bernoulli Johann，瑞，1667-1748）在莱布尼兹函数概念的基础上对函数概念进行了定义：“由任一变量和常数的任一形式所构成的量。”他的意思是凡变量x和常量构成的式子都叫做x的函数，并强调函数要用公式来表示。

1755，欧拉（L.Euler，瑞士，1707-1783） 把函数定义为“如果某些变量，以某一种方式依赖于另一些变量，即当后面这些变量变化时，前面这些变量也随着变化，我们把前面的变量称为后面变量的函数。”

18世纪中叶欧拉（L.Euler，瑞，1707-1783）给出了定义：“一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。”他把约翰•贝努利给出的函数定义称为解析函数，并进一步把它区分为代数函数和超越函数，还考虑了“随意函数”。不难看出，欧拉给出的函数定义比约翰•贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。

3.十九世纪函数概念──对应关系下的函数

1821年，柯西（Cauchy，法，1789-1857） 从定义变量起给出了定义：“在某些变数间存在着一定的关系，当一经给定其中某一变数的值，其他变数的值可随着而确定时，则将最初的变数叫自变量，其他各变数叫做函数。”在柯西的定义中，首先出现了自变量一词，同时指出对函数来说不一定要有解析表达式。不过他仍然认为函数关系可以用多个解析式来表示，这是一个很大的局限。

1822年傅里叶（Fourier，法国，1768——1830）发现某些函数也已用曲线表示，也可以用一个式子表示，或用多个式子表示，从而结束了函数概念是否以唯一一个式子表示的争论，把对函数的认识又推进了一个新层次。

1837年狄利克雷（Dirichlet，德，1805-1859） 突破了这一局限，认为怎样去建立x与y之间的关系无关紧要，他拓广了函数概念，指出：“对于在某区间上的每一个确定的x值，y都有一个或多个确定的值，那么y叫做x的函数。”这个定义避免了函数定义中对依赖关系的描述，以清晰的方式被所有数学家接受。这就是人们常说的经典函数定义。

等到康托（Cantor，德，1845-1918）创立的 *** 论在数学中占有重要地位之后，维布伦（Veblen，美，1880-1960）用“ *** ”和“对应”的概念给出了近代函数定义，通过 *** 概念把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了，且打破了“变量是数”的极限，变量可以是数，也可以是其它对象。

4.现代函数概念── *** 论下的函数

1914年豪斯道夫（F.Hausdorff）在《 *** 论纲要》中用不明确的概念“序偶”来定义函数，其避开了意义不明确的“变量”、“对应”概念。库拉托夫斯基（Kuratowski）于1921年用 *** 概念来定义“序偶”使豪斯道夫的定义很严谨了。

1930 年新的现代函数定义为“若对 *** M的任意元素x，总有 *** N确定的元素y与之对应，则称在 *** M上定义一个函数，记为y=f(x)。元素x称为自变元，元素y称为因变元。”

术语函数，映射，对应，变换通常都有同一个意思。

但函数只表示数与数之间的对应关系，映射还可表示点与点之间，图形之间等的对应关系。可以说函数包含于映射。

6.求IGBT的工作原理和工作特性

IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给 PNP 晶体管提供基极电流，使 IGBT 导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使 IGBT 关断。 IGBT 的驱动方法和 MOSFET 基本相同，只需控制输入极 N 一沟道 MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。

当 MOSFET 的沟道形成后，从 P+ 基极注入到 N 一层的空穴（少子），对 N 一层进行电导调制，减小 N 一层的电阻，使 IGBT 在高电压 时，也具有低的通态电压。 IGBT 的工作特性包括静态和动态两类： 1 .静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和 开关特性。

IGBT 的伏安特性是指以栅源电压 Ugs 为参变量时，漏极电流与 栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压 Ugs 的控 制， Ugs 越高， Id 越大。

它与 GTR 的输出特性相似.也可分为饱和 区 1 、放大区 2 和击穿特性 3 部分。 在截止状态下的 IGBT ，正向电 压由 J2 结承担，反向电压由 J1 结承担。

如果无 N+ 缓冲区，则正反 向阻断电压可以做到同样水平，加入 N+ 缓冲区后，反向关断电压只 能达到几十伏水平，因此限制了 IGBT 的某些应用范围。 IGBT 的转移特性是指输出漏极电流 Id 与栅源电压 Ugs 之间的 关系曲线。

它与 MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电 压 Ugs(th) 时， IGBT 处于关断状态。在 IGBT 导通后的大部分漏极电 流范围内， Id 与 Ugs 呈线性关系。

最高栅源电压受最大漏极电流限 制，其最佳值一般取为 15V 左右。 IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。

IGBT 处于导通态时，由于它的 PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其 B 值 极低。 尽管等效电路为达林顿结构，但流过 MOSFET 的电流成为 IGBT 总电流的主要部分。

此时，通态电压 Uds(on) 可用下式表示 Uds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) 式中 Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为 0。 7 ~ IV Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降； Roh ——沟道电阻。

通态电流 Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流。 由于 N+ 区存在电导调制效应，所以 IGBT 的通态压降小，耐压 1000V 的 IGBT 通态压降为 2 ~ 3V 。

IGBT 处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。 2 .动态特性 IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为 MOSFET 来运行的，只是在漏源电压 Uds 下降过程后期， PNP 晶体 管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。

td(on) 为开通延迟时间， tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间 ton 即为 td (on) tri 之和。

漏源电压的下降时间由 tfe1 和 tfe2 组成，如图 2 - 58 所示 IGBT 在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。 因为 MOSFET 关断后， PNP 晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间， td(off) 为关断延迟时间， trv 为电压 Uds(f) 的上升时间。

实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间 Tf 由图 2 - 59 中的 t(f1) 和 t(f2) 两段组成，而漏极电流的关断时间 t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 ) 式中， td(off) 与 trv 之和又称为存储时间。 。

testkey指半导体工艺厂在wafer加工中为了监测工艺而加入在wafer固定位置的测试单元。

对专门的测试图形（testkey）的测试，通过电参数来监控各步工艺是否正常和稳定。CP是waferlevel的chipprobing，是整个wafer工艺，包括backgrinding和backmetal（ifneed），对一些基本器件参数的测试，如vt（阈值电压），Rdson（导通电阻），BVdss（源漏击穿电压），Igss（栅源漏电流），Idss（漏源漏电流）等，一般测试机台的电压和功率不会很高。

一、全数字调光系统原理

全数字调光系统的基本概念有：DMX512数字信号传输协议，数字触发器，数字调光台，数字信号解码处理器。

DMX512数字信号传输协议：以帧为单位，每帧数据由同步头和512个字节组成。按串行方式进行数据发送和接送，数据传输速率为 250KBit/秒。

正确理解DMX512协议及其电气特点是应用全数字调光系统的基础，DMX512信号的同步头告诉接收设备：后面有512个字节（byte)的串行数据发送过来，请做好接收准备工作。对于调光系统。每一个字节数据表示调光亮度值。用二位十六进制数表示（从OOH-FFH），其中OOH表示100%，第一个字节表示第一路亮度值。第二个字节表示第二路亮度值，……第512个字节表示第512路亮度值。对于电脑灯，这512个数据表示另外一种含义。电脑灯型号不同，其数据组合方式也不同。

DMX512信号的另外一个重要特性是信号差分输入工作模式。如果干扰信号同时加在正信号线和负信号线上，由于采用信号差分输入。输出端能滤除这个类干扰信号，有效地提高系统的抗干扰能力。

数字触发器：有二种工作方式，一为触发导通方式；一为触发关闭方式。触发关闭方式对电力系统的谐波干扰要比触发导通方式低。这是近年来国外研究出来的较为先进的触发方式

数字调光台：电脑处理系统通过输入接口将推杆信息（如分控杆、集控杆、总控杆等）。按键信息（如记录场、集控、效果等）收集起来进行处理。处理结果通过输出接口转化为DMX512信号分别输出到相应的DMX信号输出口上，同时在显示器上显示出相应内容。

数字信号解码处理器：将512个串行数据接收并存入计算机的RAM存储缓冲区中。在时序节拍的控制下，数字信号解码器中的计算机根据电网的同步信号及RAM存储缓冲的调光亮度度数据。输出触发脉冲控制晶闸管进行调光输出。

二、全数字调光系统的基本组成

虽然每一种全数字调光系统的设备型号和种类有所不同，但其基本组成都相差不大。主要由数字组调光台，数字信号解码处理器、数字传输、数字触发等部分组成。

灯光师根据剧本的内容设计好每一场景的光强、光比等灯光要素的变化节奏，在数字调光台上编好程序，演出时灯光师根据剧情进程逐一调出设计好的程序进行二度艺术创作。数字调光台输出DMX512信号到全数字调光器中进行调光输出，控制演出空间中灯具群的亮度变化。从而过到预期的灯光设计效果。

三、全数字调光系统的特点

数字调光台的基本特点：

数字调光台对演出空间中的灯光场景进行集中控制，为灯光师提供强有力的控制手段。

与模拟调光台相比，数字调光台具有以下基本特点：

1 存储记录：数字调光台使用RAM存储器或硬盘进行数据存储记录，为数据显示和数据处理提供坚实基础。

2 数据显示：数字调光台有二种显示方式，一种为液晶LCD和数码LED显示，另一种为CRT显示。

3 数据处理：数字调光台和的数据处理主要完成集控、场、效果、组、宏等的记录、编辑、运算等，以及将调光亮度数据转换为DMX512协议格式进行输出。

4 DMX信号输出：这是数字调光台最基本的特点，也是与模拟调光台最大的区别。

全数字调光器的基本特点：

与模拟调光器、半数字调光器相比，全数字调光器具有以下基本特点：

1 调光一致性好：全数字调光器无需任何调校即可达到良好的调光一致性，而且不随时间的变化和环境的变迁而变动。

2 调光精度高范围大：这是表征全数字调光技术的二个重要参量。在实际使用中也非常有用，如灯光设计中对演员面部表情进行刻画、布景和道具进行细腻调色。

3 调光曲线可选：全数字调光器一般都提供好几种调光曲线给用户挑选使用，常用的有线性，S型和过零触发。特别是过零触发，可以使用户非常方便地调整灯位安排。

4 可以场备份：现在国内大部分厂家只能做保持最后一场数据不变。但是这是远远不够的。在重要演出中，常常需要备份几场数据（如开幕、幕间、高潮、闭幕等）。

5 系统运行情况及重要参数报告：为使灯光师实时掌握调光设备的运行情况，必须将重要的运行数据（如空气开关、风机、硅块温度、三相平衡等）和参数（如负载电流、电压等）反馈给灯光师，这就是常说的REPORTING功能。

6 鲁棒性（Robust）强：所谓鲁棒性是指系统在外来干扰冲击下恢复原有性能的能力。这是使用数字电路、计算机技术和智能化技术带来的最明显的优势。

全数字系统与传统调光系统的区别：

从使用技术来看，全数字调光系统大量使用计算机技术、大规模集成电路、数据库技术、智能化技术、可靠性技术和各类抗干扰措施。

而传统调光系统由于使用运算放大器、分立无器件进行逻辑运算，受电源波动、电子无器件参数不一致性、温度飘移、湿度等诸多因素影响较大。

从使用效果来看，全数字调光系统能大大提高灯光师的工作效率，如全数字调光器不需要对出光点和调光范围进行调校可达到良好的调光一致性输出；此外，双控制器双电源质变备份、编辑功能、存储记录、掉电保护等功能都是非常有效的工作手段。

四、全数字调光系统的应用

全数字调光设备的选型：

选择全数字调光设备主要考虑这几个因素：使用场合；使用对象；经费预算。

大中型电视演播厅和舞台常使用固定型全数字调光硅柜和大回路数字调光台。固定型全数字调光硅柜主要规格有：60路、90路、96路，如国外厂家STRAND公司的CD80SV（96路）；国内厂家河东企业的HDL-D96（96路），雄风6000Ⅱ型（60路），9000Ⅱ型（90路）。大回路数字调光台主要规格有：160路、240路，360路、480路，1000路，2000路等，如国外厂家STRAND公司的GSX125，LBX125，500i系列；国内厂家河东企业的HDL-1848（160路）2848（480路）。

小型电视演播厅常使用流动型全数字调光硅箱和小回路数字调光台。流动型全数字调光硅箱主要规格有：6路，12路，如河东企业的DDP6（6路），DDP12（12路）。小回路数字调光台主要规格有：12路、24路、36路等，如河东企业的SPLC12/36，24/72、36/108等。

举例说明全数字调乐系统的应用：

河北艺术中心：该中心主要以演马戏、杂技为主，同时兼顾其它文艺节目的演出，如大型歌舞、戏曲、小型体育比赛、各种会议等。剧场灯光系列设置了1000多调光回路，其中面光4道，左右耳光各3道，顶光6道，舞台逆光6道，此外还有流动光、柱光、脚光等。

该中心剧场采用全数字调光系统，全数字调光硅柜选用11台河东企业的HDL-D96，为方便专业文艺团体在演出大型歌舞、戏剧时根据自己的需要安排烟机，电脑灯，各类效果器和实时监系统的动行状态，配备了设置调光曲线功能（能过零触发）和远程诊断监控软件，并通过 Show Net网络将STRAND公司的550i、520i数字调光台联连起来构成网络调光系统。