สร้างเว็บEngine by iGetWeb.com
Cart รายการสินค้า (0)

IGBT,MODULE

IGBT

IGBT ค่อนข้างจะเป็นอุปกรณืที่ใหม่อยู่ แต่พอจะมีใช้กันบ้างและมีจำหน่ายกันหลายเบอร์ด้วยกันจึงมีสัญลักษณ์อยู่หลายรูปแบบด้วยกัน ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตว่าจะใช้สัญลักษณ์ใดเป็นสัญลักษณ์ประจำสินค้าที่ผลิตขึน ส่วนมากจะมีอยู่ 2 แบบดังรูป ซึ่งเป็นสัญลักษณ์และชื่อเรียกขาต่างๆของ IGBT ชนิดเอ็นแชนเนลจากรูป

สัญลักษณ์ของ IGBT ทั้ง2แบบ


(ก)จะเห็นว่ามีสัญลักษณ์คล้ายกับมอสเฟสมากเพียงแต่สัญลักษณ์จะมีลูกศรเพิ่มขึ้นมาตรง
ขาเดรน ลักษณะของลูกศรจะชี้เข้าหาตัวหรือชี้เข้าหาชั้นของซิลิคอนภายในตัว IGBT 

(ข)จะเหมือนกับสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ แต่ตรงขาเกต(หรือขาเบสของทรานซิสเตอร์) จะเพิ่มขีดขึ้นมาอีกหนึ่งขีด เพื่อให้เห็นว่าขีดที่เพิ่มมานั้นไม่ได้ต่อถึงกันโดยตรงกับขาที่ต่อออกมาภายนอก

โครงสร้างของ IGBT ชนิดเอ็นแชนเนลแสดงเป็นภาพตัดขวางได้ดังรูป

โครงสร้างส่วนมากจะมีลักษณะเหมือนมอสเฟต จะแตกต่างตรงที่ IGBT จะมีชั้น P+หรือชั้นอิงเจ็กติ้ง (injecting)ต่ออยู่ระหว่างขาเดรน ซึ่งในมอสเฟตจะไม่มี จากการที่ขาเกตถูกกั้นด้วยชั้นของซิลิคอนออกไซด์ (SiO2) เป็นผลทำให้ความต้านทานอินพุตที่ขาเกตมีค่าสูงมากเหมือนกับเพาเวอร์มอสเฟต โดยทั่วไปจะมีค่าอยู่ช่วง 10 จิกะโอห์ม

ภาพหน้าตัดโครงสร้างพื้นฐานของ IGBT


จากผลดังกล่าวทำให้ลักษณะของกราฟแสดงคุณสมบัติของกระแสและแรงดันของ IGBT มีลักษณะคล้ายกับกราฟของทรานซิสเตอร์ แต่การควบคุมกระแสเดรนจะอาศัยการควบคุมแรงดันระหว่างขาเกตและขาซอร์สมากกว่า การควบคุมกระแสที่ขานี้เหมือนกับทรานซิสเตอร์ ซึ่งกราฟแสดงแสดงคุณสมบัติของกระแสและแรงดันของ IGBT แสดงดังรูปที่ (ก)และรูปที่ (ข) เป็นกราฟคุณสมบัติการถ่ายโอนกระแสและแรงดัน
     

รูปกราฟแสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่ของเส้นกราฟมีลักษณะเป็นเส้นตรงแต่จะเริ่มโค้งที่กระแส

เดรนต่ำๆนั่นก็คือจุดที่แรงดันระหว่างขาเกตและขาซอร์สต่ำลงใกล้แรงดันจุดเริ่มเปลี่ยนสภาวะการทำงาน(จุด threshold voltage:VGS(th))โดยถ้าแรงดันระหว่างเกตและซอร์สนี้ต่ำกว่าแรงดันที่จุด VGS(th) แล้วIGBTจะอยู่ในสภาวะหยุดนำกระแสหรือคัทออฟ ในกรณีของ IGBT ชนิดพีแชนเนลนั้นคุณสมบัติจะคล้ายกับเอ็นแชนเนลแต่โครงสร้างและสัญลักษณ์มีลักษณะตรงกัน ข้ามกับเอ็นแชนเนล

(ก)กราฟแสดงคุณสมบัติระหว่างกระแสและแรงดันของ IGBT

(ข)กราฟแสดงลักษณะสมบัติการถ่ายโอนของ IGBT

สภาวะนำกระแส
        ขาเดรนเมื่อได้รับแรงดันไบอัสตรงคือเป็นบวกเมื่อเทียบกับซอร์สและแรงดันระ หว่างเกตกับซอร์สมีค่าเกิน VGS(th)ประจุไฟฟ้าบวกที่เกิดจากแรงดันที่ขาเกตจะดึงเอาอิเล็กตรอนให้มารวมกันอยู่ในบริเวณภายใต้เกต ทำให้ชั้นบอดี้ตรงส่วนใต้เกตแปรสภาพเป็น n ทำให้เกิดการต่อกันของบริเวณ n-(drift region)เข้ากับบริเวณซอร์ส n+(source region)ซึ่งการทำงานเช่นนี้เหมือนกับมอสเฟต
       กระแสอิเล็กตรอน ที่ไหลจากขาซอร์สผ่านบริเวณใต้เกตมายังบริเวณรอยเลื่อน n-จะรวมกับโฮลที่เป็นพาหนะข้างน้อยที่ถูกฉีดมาจากชั้นอินเจ็กติ้ง p+เพราะรอยต่อ J1ได้รับแรงดันไบอัสตรง ทำให้ IGBT อยู่ในสภาวะนำกระแสเกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าจากเดรนไปซอร์สได้ การรวมกันของโฮลและอิเล็กตรอนภายในบริเวณ n- เรียกว่า การมอดูเลตสภาพนำ(conductivity modulation)
       ผลการมอดูเลตนี้จะทำให้ความต้านทานของบริเวณ n-มีค่าต่ำลงเป็นการเพิ่มความสามารถในการขับผ่านกระแสได้สูงขึ้น ซึ่งมีลักษณะเหมือนเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ ผลของความต้านทานที่ลดลงทำให้แรงดันตกคร่อมที่สภาวะนำกระแสลดต่ำลงด้วย การสูญเสียกำลังงานขณะนำกระแสจึงลดลงด้วยทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนและโฮลแสดงดังรูป

ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนและโฮลในขณะนำกระแส


สภาวะหยุดนำกระแส
        เมื่อแรงดันระหว่างขาเกตและซอร์สลดลงต่ำกว่าแรงดัน VGS(th) จะทำให้มีแรงดันไม่เพียงพอสำหรับการแปรสภาพชั้นบอดี้ p เป็น n ได้ทำให้บริเวณ n-ไม่ตรงกับบริเวณซอร์ส n+ IGBT จึงอยู่ในสภาวะหยุดนำกระแส ในสภาวะนี้รอยต่อ J2 ที่ได้รับแรงดันไบอัสกลับจะทำให้เกิดกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้ยังทำให้เกิดบริเวณปลอดพาหะ(depletion region)ขึ้นที่รอยต่อ J2 ด้วย บริเวณปลอดพาหะนี้จะขยายบริเวณกว้างขึ้นจนเกินเข้ามายังบริเวณ n- มากกว่าที่จะขยายไปยังบริเวณชั้นบอดี้ p เพราะชั้นบอดี้ p มีความหนาแน่นของสารที่โด๊ปบริเวณรอยเลื่อย n- มากเพียงพอก็จะทำให้การขยายบริเวณปลอดพาหะไม่สามารถแตะกับชั้นอินเจ็กติ้ง p-ได้ชั้นบัฟเฟอร์ n+(buffer layer)ก็ไม่จำเป็นต้องทำให้เกิดขึ้น หรือไม่จำเป็นต้องโด๊ปสาร
       ทั้งนี้เพราะการแตะกันของบริเวณทั้งสองจะทำให้เกิดการพังทลายทางด้านไบอัสตรงสำหรับ IGBT ที่ไม่การโด๊ปสารในชั้นบัฟเฟอร์ n+นี้จะเรียกว่า IGBT แบบสมมาตรซึ่งจะมีอัตราทนแรงดันย้อนกลับ(VRM หรือ BVSDS) เหมาะสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
       การลดบริเวณความหนาของ n- ลงแต่ยังคงความสามารถของอัตราทนแรงดันตรงไว้ สามารถทำได้โดยเพิ่มชั้นบัฟเฟอร์ n+ เข้าไปเพื่อป้องกันการแตะกันของบริเวณปลอดพาหะกับบริเวณอินเจ็กติ้ง p+ซึ่งจะเรียก IGBT ชนิดนี้ว่า IGBT แบบไม่สมมาตร และจากการลดความหนาแน่นของบริเวณรอยเลื่อน n- จะช่วยส่งผลให้เกิดข้อดีสองประการคือ
1.ทำให้แรงดันตกคร่อมขณะนำกระแสต่ำลง เป็นผลให้การสูญเสียกำลังงานลดน้อยลงด้วย
2.ช่วยลดช่วงเวลาหยุดนำกระแสให้สั้นลงได้
        แต่ข้อเสียของการเพิ่มชั้นบัฟเฟอร์ n+ ก็คือ จะลดความสามารถของอัตราทนแรงดันย้อนกลับให้เหลือน้อยลงเพียงไม่กี่สิบโวลต์ ทั้งนี้เมื่อ IGBT ได้รับแรงดันไบอัสกลับที่ขาเดรน รอยต่อ J1 ซึ่งทั้งสองข้างมีความหนาแน่นในการโด๊ปของสารมาก จะไม่สามารถทนแรงดันย้อนกลับได้สูง ดังนั้น IGBT ชนิดนี้ไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ 

การแลตช์ใน IGBT
       นอกจากโฮลส่วนใหญ่ที่รวมกับอิเล็กตรอนภายใต้บริเวณ n- แล้วยังมีกระแสโฮลบางส่วนที่ไหลข้ามบริเวณ n- เข้าสู่บริเวณชั้นบอดี้ p โดยตรงผลของกระแสโฮลนี้ทำให้เกิดแรงดันตกตร่อมความต้านทานข้างเคียง (lateral resistance) ดังรูปที่ 9.4ถ้าแรงดันนี้มีค่ามากพอคือประมาณ 0.7 โวลต์ จะทำให้รอยต่อ J3 ได้รับไบอัสตรง เป็นผลให้อิเล็กตรอนจากบริเวณซอร์ส n+ ถูกฉีดเข้ามาในชั้นบอดี้ p ถ้าดูจากรูป(ค)่จะหมายถึงขาเบสและอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์เอ็นพีเอ็นได้รับแรงดันไบอัสตรงส่งผลให้ไทริสเตอร์ซึ่งแฝงอยู่ภายในโครงสร้างของ IGBT อยู่ในสภาวะแลตช์การนำกระแส ทำให้ที่ขาเกตไม่สามารถควบคุมปริมาณขิงกระแสเดรนได้อีกต่อไป แต่การควบคุมของกระแสเดรนนี้จะขึ้นอยู่กับตัวต้านทานที่นำมาต่อในวงจรภายนอก ถ้าหากมีการแล็ตช์เกิดขึ้นเป็นเวลานาน อาจทำให้ IGBT เสียหายได้ เพราะมีการสูญเสียกำลังงานเกินค่าพิกัดที่ทนได้ ส่วนใหญ่หรือมาตรฐานคู่มือการผลิต มักจะมีการบอกค่ากระแสเดรนสูงสุด ที่สามารถไหลผ่าน IGBT ได้โดยยังไม่เกิดการแล็ตช์ขึ้น (IDM) แต่เนื่องจากกระแสเดรนถูกกำหนดหรือควบคุมโดยตรงจากแรงดันระหว่างขาเกตและซอร์ส บางครั้งคู่มือบอกแรงดันสูงสุดระหว่างขาเกตและซอร์สสูงสุดที่จะทำให้ไม่เกิดการแลตช์ แทนการบอกค่ากระแสเดรนสูงสุด(IDM)
        การแลตช์ที่กล่าวถึงข้างต้นเรียกว่าการแลตช์ใน โหมดสแตติก เพราะเกิดขึ้นเมื่อกระแสที่ไหลในสภาวะนำกระแสมีค่าเกิน IDM แต่ลักษณะการแลตช์นี้ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เรียกว่า โหมดไดนามิก ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนการทำงานจากสภานำกระแสเข้าสู่สภาวะหยุดนำกระแสได้ด้วย บางครั้งการแลตช์นี้เกิดขึ้นได้แม้ว่ากระแสเดรนขณะนำกระแสยังมีค่าต่ำกว่าค่า IDM ก็ตามทั้งนี้เพราะเมื่อ IGBT เริ่มหยุดนำกระแส กระแสเดรนจะตกลงอย่างรวดเร็วรอยต่อ J2จะต้องรับแรงดันย้อนกลับที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน
        ผลที่เกิดขึ้นทำให้บริเวณปลอดพาหะขยายบริเวณชั้นบอดี้ p โดยเฉพาะจะขยายเข้าสู่บริเวณ n-มากกว่า เพราะมีความหนาแน่นของการโด๊ปต่ำกว่า การขยายบริเวณปลอดพาหะอย่างรวดเร็ว จะทำให้โฮลที่ค้างอยู่บริเวณ n- ขณะนำกระแสและยังไม่ได้รวมกับอิเล็กตรอนหลุดรอดจากการขัดขวางของบริเวณปลอดพาหะเข้าไปสะสมอยู่ในบริเวณรอยต่อ J2 เป็นการเพิ่มกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานข้างเคียงให้สูงขึ้น ทำให้ไทริสเตอร์ภายใน IGBT เกิดดารแลตช์ขึ้นได้ เมื่อเกิดการแล็ตช์ขึ้นแรงดันตกคร่อมขาซอร์สและเดรนขณะนำกระแสจะมีค่าต่ำกว่าระดับปกติ นอกจากนี้การแลตช์ยังสามารถเกิดขึ้นได้อีก เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภุมิรอยต่อ ในขณะที่กระแสเดรนยังมีค่าต่ำกว่า IDM นั่นเอง

การป้องกันการแลตช์
         การหลีกเลี่ยงการแลตช์ของ IGBT สามารถทำได้ทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้งานเองผู้ผลิตอาจจะออกแบบโครงสร้างในส่วนบริเวณบอดี้ p ให้มีความต้านทานข้างเคียงค่าต่ำที่สุด เพื่อจะได้ค่า IDM เพื่มขึ้นให้มากที่สุด ซึ่งเป็นการลดโอกาสที่จะเกิดการแลตช์ลงได้

วิธีแรกอาจทำได้โดยลดความกว้างของบริเวณซอร์ส n+ ลงนั่นคือลดค่า Ls ลงนั่นเอง
วิธีที่สองเป็นการแบ่งระดับความหนาแน่นในการโด๊ปสารของบริเวณบอดี้ p ดังในรูป



วงจรสมมูลของ IGBT 

          วงจรสมมูลของ IGBT แสดงไว้ในรูป โดยในรูป (ก)นั้นจะเห็นว่าในบริเวณบอดี้ p ชั้นบริเวณ n- และชั้นอิงเจ็กติ้ง p+ จะคล้ายกับทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็น โดยแทนได้ด้วยขาคอลเล็กเตอร์ ,เบส และอิมิตเตอร์ ตามลำดับและบริเวณภายใต้เกตก็จะแทนได้ด้วยมอสเฟตซึ่งจะมีความต้านทานบริเวณ n- เชื่อมขาเบสของทรานซิสเตอร์พีเอ็นพีเข้ากับขาเดรนของมอสเฟต ซึ่งเมื่อเขียนวงจรสมมูลออกมาจะได้วงจรดังรูป(ข)

           จากรูป(ข) จะเห็นว่าเป็นวงจรดาร์ลิงตัน โดยมีมอสเฟตเป็นตัวขับทรานซิสเตอร์พีเอ็นพี แต่มีจุดพิเศษที่แตกต่างจากวงจรทั่วไป คือกระแสเดรนส่วนใหญ่จะไหลจากอิมิตเตอร์มายังเบส ผ่านความต้านทานบริเวณรอยเลื่อน และผ่านขาเดรนของมอสเฟตมาจบลงที่ขาซอร์ส จะมีกระแสส่วนน้อยเท่านั้นที่ไหลจากอิมิตเตอร์มายังคอลเล็กเตอร์และขาซอร์ส สำหรับวงจรในรูป (ค) จะแสดงให้เห็นว่าภายใน IGBT มีไทริสเตอร์แฝงอยู่ด้วย โดยดูได้จากทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็นและพีเอ็นพีต่อเข้าด้วยกันในลักษณะที่มีการป้อนกลับ ทำให้เห็นได้ชัดถึงเหตุที่ทำให้เกิดการแลตช์ของ IGBT

            ถ้ากระแสส่วนน้อยที่ไหลผ่านจากอิมิตเตอร์มายังคอลเล็กเตอร์ของทรานซิสเตอร์ พีเอ็นพี ผ่านความต้านทานข้างเคียงแล้วทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมความต้านทานสูงกว่า 0.7 โวลต์ ทรานซิสเตอร์เอ็นพีเอ็นจะนำกระแส ส่งผลให้เกิดการแลตช์ขึ้นใน IGBT สำหรับแรงดันตกคร่อมขาเดรนและซอร์สของ IGBT ขณะนำกระแส(VDS(on)) สามารถเขียนสมการได้ดังนี้
          VDS(on)=Vj1+Vdrift+IDRchannel     ......................(1)
          เมื่อ Vj1เป็นแรงดันไบอัสตรงที่ตกคร่อมรอยต่อพีเอ็น จึงมีค่าค่อนข้างจะคงที่ จะมีการเปลี่ยนแปลงบ้างก็เล็กน้อย เพราะมีความสัมพันธ์โดยตรงในลักษณะเอ็กซ์โปเนนเซียลกับกระแส ทำให้มีค่าอยู่ระหว่าง 0.7-1 โวลต์
          Vdrift เป็นแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานบริเวณรอยเลื่อน ซึ่งความต้านทานนี้มีค่าค่อนข้างคงที่ เมื่อเปรียบเทียบกับค่าแรงดันในมอสเฟตแล้วจะมีค่าน้อยกว่าเพราะผลของการมอดูเลตสภาพนำที่เกิดขึ้นใน IGBT
          Rchannel เป็นค่าความต้านทานในย่าน 1- 1,000 โอห์ม มีค่าค่อนข้างคงที่
          IDRchannel  เป็นแรงดันตกคร่อมมอสเฟต

          ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า VDS(on)จะมีค่าสูงมากขึ้นตามค่ากระแสเดรนที่สูงขึ้น โดยทั่วไป IGBT จะสามารถทำงานได้ในอุณหภูมิรอยต่อสูงสุดถึง 150 องศาเซลเซียล และผลของการเปลี่ยนอุณหภูมิจากค่าอุณหภูมิห้องไปถึงค่าสูงสุดนี้ จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่า VDS(on) เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เพราะ IGBT มีค่า VDS(on) เป็นผลรวมระหว่างแรงดันตกคร่อมมอสเฟตที่มีสัมประสิทธิ์ทางอุณหภูมิเป็นบวก
(อุณหภูมิสูงขึ้นแรงดันตกคร่อมความต้านทานบริเวณลอยเลื่อนจะสูงขึ้นตาม) กับแรงดันตกคร่อมความต้านทานบริเวณรอยเลื่อนที่มีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นลบ

(ก)แสดงโครงสร้างที่มีทรานซิสเตอร์และมอสเฟตฝังอยู่ภายใน

(ข)วงจรสมมูลสำหรับการทำงานสภาพปกติของ IGBT 

(ค)วงจรสมมูลที่แสดงส่วนของไทริสเตอร์ที่แฝงอยู่ใน IGBT



ลักษณะการสวิตช์
       ลักษณะของสัญญาณกระแสและแรงดันในช่วงเวลาที่เกิดการนำกระแสและหยุดนำกระแส แสดงไว้ในรูป

       โดยช่วงเวลาในการนำกระแสของ IGBT แสดงไว้ในรูป (ก)ซึ่งะมีลักษณะการนำกระแสคล้ายกับการนำกระแสของมอสเฟต คือจะมีเวลาก่อนการนำกระแส (td(on)) นับตั้งแต่เวลาที่แรงดันระหว่างเกตกับซอร์สอยู่ในช่วง VGG- จนถึง VGS(th) ความจริงแล้วการป้อนแรงดันนี้จะมีลักษณะการเปลี่ยนแปลงทันทีทันใดจากค่า VGG- เป็น VGG+ แต่มีลักษณะเป็นเอ็กซ์โปเนนเซียล

        เหตุที่เป็นเช่นนั้นเนื่องจากผลการชาร์จประจุของตัวเก็บประจุระหว่างเก ตกับซอร์สและเกตกับเดรนภายใน IGBT แรงดันที่ขาเดรนจะยังคงที่ในช่วงเวลาขาขึ้น(tri)หรือในช่วงเวลาที่กระแสเดรนยังไม่ถึงค่ากระแสทำงาน (Io)หลังจากนั้นกระแสเดรนก็จะคงที่แต่แรงดันจะจะตกลงสู่ค่า VSD(on)โดยแบ่งช่วงเวลาลงเป็นสองช่วง คือช่วง tfv1เป็นช่วงที่ทำงานอยู่ในย่านความต้านทานสูง (Rchannel)ส่วน tfv2 ช่วงที่ทำงานอยู่ในช่วงความต้านทานต่ำ (Rchannel)

       ในรูป(ข) เป็นรูปแสดงลักษณะกระแสและแรงดันในช่วงเวลาที่ IGBT หยุดนำกระแส จะเห็นได้ว่ากระแสเดรนยังคงที่อยู่ตลอดช่วงเวลาที่แรงดันขาเดรนเพิ่มขึ้น และมีช่วงเวลาลงของกระแสเดรนที่แตกต่างชัดเจนสองช่วงโดยช่วงแรก tfi1 จะเป็นช่วงหยุดนำกระแสของมอสเฟตภายใน IGBT และช่วง tfi2 จะเป็นช่วงหยุดนำกระแสของทรานซิสเตอร์พีเอ็นพี ซึ่งจะช้ากว่ามอสเฟต ทำให้ช่วงเวลานี้นานกว่าช่วงแรกและมีการสูญเสียกำลังงานมากในช่วงนี้

 (ก)ลักษณะของกระแสและแรงดันขณะนำกระแส
 (ข)ลักษณะของกระแสและแรงดันขณะหยุดนำกระแส


พื้นที่การทำงานที่ปลอดภัย
       IGBTมีพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยทั้งในระหว่างนำกระแสและหยุดนำกระแส โดยมีพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยในขณะไบอัสตรง (forward bias safe operating area : FBSOA)ที่กว้างมาก เกือบได้เป็นสี่เหลี่ยมสำหรับเวลาในการสวิตช์ที่สั้นๆ แต่จะแคบลงเมื่อเวลาในการสวิตช์ยาวนานขึ้น ซึ่งถ้าเทียบกับเพาเวอรืมอสเฟตแล้ว IGBT จะทำงานได้ในช่วงพื้นที่ที่กว้างกว่าเมื่อเวลาในการสวิตช์เท่ากัน


ในช่วงระยะเริ่มนำกระแสและขณะที่นำกระแสแล้ว จุดการทำงานของ IGBT จะต้องมีขนาดแรงดันและกระแสที่ขาเดรนอยู่ภายในพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยในช่วงไบอัสตรงเสมอ ดังรูป (ก)หากไม่เช่นนั้นแล้วจะทำให้เกิดการเสียหายขึ้นกับ IGBT จากรูปพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยของ IGBT นี้แสดงถึงขีดจำกัดของกระแสเดรน , อัตราทนแรงดันไหลตรง และอุณหภูมิรอยต่อของ IGBT ตามลำดับ

      สำหรับการทำงานที่ปลอดภัยในช่วงไบอัสกลับ (reverse bias safe operating area : RBSOA)จะแตกต่างจากในช่วงไบอัสตรง โดยในรูปนี้จะแสดงค่าจำกัดของค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่ขาเดรนต่อเวลา (dvDS/dt) ซึ่งจะเกิดขึ้นในช่วงระหว่างหยุดนำกระแส แทนขีดจำกัดทางด้านอุณหภูมิรอยต่อ และ จะมีพื้นที่แคบลงถ้า dvDS/dt มีค่าสูงมากขึ้น ส่วนเหตุผลที่ถูกจำกัดโดยค่านี้เพราะไม่ต้องการให้เกิดการแลตช์ขึ้นที่ IGBT

      ค่า dvDS/dt นี้จะมีผลโดยตรงกับช่วงเวลาหยุดนำกระแส หมายความว่าถ้ามีอัตราการเปลี่ยนแปลงเร็วจะทำให้ช่วงเวลาหยุดนำกระแสน้อย แต่ก็ยังถือว่าโชคดีที่ขีดจำกัด dvDS/dt ของ IGBT มีค่าสูงมาก เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ไทริสเตอร์ตัวอื่นๆ ดังนั้นความจำเป็นในการใช้วงจรสนับเบอร์เพื่อป้องกันการแลตช์ก็ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ และการควบคุมค่า dvDS/dt ที่เกิดขึ้นยังทำได้ง่ายขึ้นด้วยการออกแบบวงจรขับเกตที่มีค่าความต้านทานที่ต่อกับขาเกตและค่า VGG-ที่เหมาะสม 

(ก)พื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยในสภาวะไบอัสตรง
(ข)พื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยในสภาวะไบอัสกลับ




การวัด IGBT

view