用于控制igbt晶體管的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于控制IGBT晶體管(Insulated-Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]棚.極控制的半導(dǎo)體開關(guān)、如IGBT 晶體管(Insulated-Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)能夠通過下述方式來控制:將控制電壓輸送給半導(dǎo)體開關(guān)的控制電極。當(dāng)將通常處于斷開的(不導(dǎo)通的)狀態(tài)下的半導(dǎo)體開關(guān)、如IGBT晶體管用作為開關(guān)時，通過下述方式能夠?qū)雽?dǎo)體開關(guān)置于閉合的(導(dǎo)通的)狀態(tài):將半導(dǎo)體開關(guān)的柵極置于相對于半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極為正的電壓上。當(dāng)希望以相應(yīng)的方式將半導(dǎo)體開關(guān)從閉合的狀態(tài)置于斷開的狀態(tài)時，為柵極輸送相對于發(fā)射極為負(fù)的電壓或零電壓。
[0003]半導(dǎo)體開關(guān)的上述開關(guān)能夠通過驅(qū)動電路執(zhí)行。驅(qū)動電路就其而言能夠從控制電路等接收開關(guān)命令，所述控制電路確定半導(dǎo)體開關(guān)應(yīng)何時作用、即應(yīng)何時接通或斷開。因此，常規(guī)的驅(qū)動電路能夠控制半導(dǎo)體開關(guān)以作為對開關(guān)命令的反應(yīng)，使得所述驅(qū)動電路將適當(dāng)?shù)目刂齐妷禾峁┙o半導(dǎo)體開關(guān)的控制電極。當(dāng)例如希望控制處于閉合狀態(tài)的IGBT晶體管時，由驅(qū)動電路給IGBT晶體管的柵極輸送相對于IGBT晶體管的發(fā)射極為正的電壓?？刂齐妷耗軌蚪?jīng)由電阻器輸送給柵極。這種連接在控制電壓源和柵極之間的串聯(lián)電阻稱作為柵極電阻器并且具有下述目的:將半導(dǎo)體開關(guān)的柵極電流限制于對電路安全的值上。
[0004]IGBT晶體管的開關(guān)特性很大程度通過阻擋層電容來影響，其中尤其柵極-發(fā)射極電容和柵極-集電極電容具有核心意義。這兩個電容非常多地與電壓相關(guān)，因?yàn)榘雽?dǎo)體連接處的電壓作用于阻擋層的寬度和由此形成的阻擋層電容。與處于閉合狀態(tài)的IGBT晶體管的電路相關(guān)的問題是:集電極-發(fā)射極電壓的變化引起穿過柵極-集電極電容的吸收電流，其中在柵極電壓中出現(xiàn)平坦區(qū)、即所謂的米勒平坦區(qū)，所述平坦區(qū)能夠持續(xù)甚至幾百納秒。當(dāng)IGBT晶體管的集電極-發(fā)射極電壓達(dá)到其最小值并且柵極-集電極電容的吸收電流結(jié)束時，IGBT晶體管的柵極電壓才能夠繼續(xù)提高。相反地，IGBT晶體管的柵極電壓的提高的延緩引起更大的接通損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型基于如下目的:發(fā)展一種設(shè)備，使得能夠解決上述問題或者至少減少上述問題。本實(shí)用新型的目的通過下述設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)備具有用于控制IGBT晶體管的機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)通過將控制電壓經(jīng)由柵極電阻器輸送給IGBT晶體管的柵極來進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式是下面的描述的主題。
[0006]本實(shí)用新型基于，用于控制IGBT晶體管的設(shè)備具有:用于將附加電阻器并聯(lián)于柵極電阻器以作為對下述情況的反應(yīng)的機(jī)構(gòu):IGBT晶體管的發(fā)射極和柵極之間的電壓高于預(yù)設(shè)的邊界值，所述預(yù)設(shè)的邊界值與對應(yīng)于IGBT晶體管的米勒平坦區(qū)的電壓基本上同樣尚O
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的解決方案具有下述優(yōu)點(diǎn):所述解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)對通過IGBT晶體管的阻擋層電容引起的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償并且提高柵極電壓在開關(guān)級結(jié)束時的變化速度。因此，通過根據(jù)本實(shí)用新型的解決方案，能夠降低IGBT晶體管的接通損失并且改進(jìn)IGBT晶體管的效率。
【附圖說明】
[0008]現(xiàn)在，本實(shí)用新型參考所附的附圖結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式來詳細(xì)闡述。附圖示出:
[0009]圖1示出關(guān)于根據(jù)一個實(shí)施方式的用于控制IGBT晶體管的設(shè)備的電路圖；
[0010]圖2示出根據(jù)一個實(shí)施方式的IGBT晶體管的柵極電壓的曲線形狀；和
[0011]圖3示出根據(jù)一個實(shí)施方式的具有不同的柵極電壓值的IGBT晶體管的電壓損失。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型通常能夠結(jié)合不同的電系統(tǒng)來應(yīng)用。本實(shí)用新型的應(yīng)用不限制于特定的系統(tǒng)類型、電平、電壓頻率或相數(shù)量。
[0013]根據(jù)一個實(shí)施方式，用于控制IGBT晶體管(Insulated-Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)的設(shè)備包括:用于通過經(jīng)由柵極電阻器將控制電壓輸送給IGBT晶體管的柵極來控制IGBT晶體管的機(jī)構(gòu)和用于將附加電阻器并聯(lián)于柵極電阻器以作為對下述情況的反應(yīng)的機(jī)構(gòu)=IGBT晶體管的發(fā)射極和柵極之間的電壓高于預(yù)設(shè)的邊界值。優(yōu)選地，預(yù)設(shè)的邊界值與對應(yīng)于IGBT晶體管的米勒平坦區(qū)(Miller-Plateau)的電壓基本上同樣高。對應(yīng)于IGBT晶體管的米勒平坦區(qū)的電壓通常與下述時刻的IGBT晶體管的發(fā)射極和柵極之間的電壓相關(guān)，在所述時刻，當(dāng)柵極電流恒定時，柵極和發(fā)射極之間的電壓的時間導(dǎo)數(shù)第一次達(dá)到IGBT晶體管的接通階段中的最小值。
[0014]圖1示出用于控制IGBT晶體管IGBT的設(shè)備的一個示例。在根據(jù)圖1的示例中，用于控制IGBT晶體管的機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動電路Al I，所述驅(qū)動電路優(yōu)選與正的控制電壓源V+和負(fù)的控制電壓源V-連接。驅(qū)動電路Al I能夠從控制電路等接收開關(guān)命令CONTROL，所述控制電路確定IGBT晶體管IGBT應(yīng)何時作用、即應(yīng)何時接通或斷開，其中在圖中用虛線示出的流過IGBT晶體管IGBT的電流路徑與此相應(yīng)地導(dǎo)通或不導(dǎo)通。因此，驅(qū)動電路Al I能夠作為對開關(guān)命令CONTROL的反應(yīng)通過下述方式控制IGBT晶體管IGBT:它將適當(dāng)?shù)目刂齐妷禾峁┙oIGBT晶體管IGBT的柵極。在根據(jù)圖1的示例中，用于控制IGBT晶體管的機(jī)構(gòu)還具有柵極電阻器RG，通過所述柵極電阻器將控制電壓輸送給IGBT晶體管IGBT的柵極。在圖1的示例中，用于接入附加電阻器的機(jī)構(gòu)具有第一可控半導(dǎo)體開關(guān)V12和附加電阻器R15，所述第一可控半導(dǎo)體開關(guān)和附加電阻器串聯(lián)在IGBT晶體管的柵極和正的控制電壓源V+之間。此外，在圖1的示例中，用于接入附加電阻器的機(jī)構(gòu)具有用于控制第一可控半導(dǎo)體開關(guān)V12進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)以作為對下述情況的反應(yīng)的機(jī)構(gòu):IGBT晶體管IGBT的發(fā)射極和柵極之間的電壓高于預(yù)設(shè)的邊界值。在圖1的示例中，用于控制第一可控半導(dǎo)體開關(guān)V12的機(jī)構(gòu)包括第二可控半導(dǎo)體開關(guān)VII，所述第二可控半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)置成，控制第一可控半導(dǎo)體開關(guān)V12進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)以作為對下述情況的反應(yīng):IGBT晶體管IGBT的發(fā)射極和柵極之間的電壓高于預(yù)設(shè)的邊界值。此外，在圖1的示例中，用于控制第一可控半導(dǎo)體開關(guān)V12進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的機(jī)構(gòu)具有電阻器R11、R12、R13和R14。根據(jù)圖1的示例中的半導(dǎo)體開關(guān)V11、V12例如能夠是FET晶體管(Field Effect Transistor，場效應(yīng)晶體管)或雙極型晶體管。圖1的示例中的每個電阻器RG、R11、R12、R13、R14、R15能夠具有一