当选择合适的电源开关，电机控制应用设计的任务是平衡性能要求和系统总成本。当系统成本是最高的优先级，经常被选择用于逆变器的IGBT。笼统地说，可以归因于较高的电流密度，得到的相似的电流密度的MOSFET相比，在一个更小的芯片尺寸，成本较低的IGBT。

　　合适的IGBT进行调整由设备制造商为特定的应用程序之间的平衡的导通损耗和开关损耗。此设备调谐介绍的各种效果，这取决于在最终产品中使用的电机的类型以不同的方式影响系统。因此，有多种方式设计，以达到最佳的设计。

　　的IGBT的开关损耗和传导性能的器件结构是一个函数。基本与早期的器件结构，包括对称的封锁IGBT和非对称阻塞的IGBT。对称的结构，也被称为“反向阻断，”具有固有的正向和反向阻断能力，这使得它们非常适合于诸如矩阵(AC-AC)转换器或三电平逆变器的AC应用。非对称结构保持正向阻断能力，并提供较低的通态压降比对称的IGBT。这使得他们的理想选择DC应用，如变速电机控制，仅在第一象限IV特性的反并联二极管是用在设备允许操作。

　　对于大多数制造商正在寻求优化的状态和开关中压电机控制应用的速度，非对称结构的IGBT的焦点。这种结构的关键属性是字段停止层中创建的一个n-缓冲区域下方的n型漂移区和上面的下部的p掺杂层是添加。这个缓冲区域用来支持的电场和允许较薄的n型漂移区，从而减小导通损耗。为了推动实现这些收益，制造商已经开发结构，沟槽式门来代替传统的平面的方法和背面植入发射器概念。的背面侧注入发射器，也被称为透明的发射极结构，是指到一个非常薄的，轻掺杂的p-型层。此发射到的n-基极的区域，从而降低了所存储的电荷，并有利于较低的开关的损失(巴利加)中的少数载流子。

　　主要是用于切换从立体的IGBT的物理体系结构与传导优化相关的n掺杂的基极区和p型掺杂的发射极和其可用载波的掺杂程度。当电压被施加到栅极时，集电极电流增加的基础上，在n型掺杂的基极区的电导率调制。当栅极偏压被移除时，所存储的电荷在n型掺杂的基极区域的查询结果中的电流的尾巴，导致开关损耗。这些损失，可以减轻通过降低的掺杂水平，因此载流子的寿命。同样，第四更重掺杂的发射极层的p-掺杂的发射极，其中创建更多的载流子，降低传导损耗，在较高的开关损耗的牺牲。

　　选择一个设备，提供高开关频率，降低开关损耗将导致更高的导通损耗。反过来，这需要一个较大的散热片，这增加了系统的成本，并创建空间问题。可替换地，具有较低的导通损耗的装置是最有效的操作在较低的频率，可能引入由于线圈振动的可听噪声。

　　从系统的角度来看，设计师还必须考虑电机的尺寸和性能的散热要求的电子控制。提高效率的要求，BLDCs正越来越多地进入青睐的家电产品。这些紧凑的永磁电机具有较低的电感比传统的交流感应电机。的无刷直流电机控制时，通过PWM的过程中，绝缘栅双极性晶体管试图建立一个数字化的正弦波。的结果通常是强加的波形，需要以被过滤的拟正弦波，。较慢的数字化，更高的纹波和效率较低的过程变得。在传统的交流感应电动机，该电动机的固有电感作为滤波器的电路，并减少不必要的电流纹波。随着的BLDC的较低的电感，电流波动大，从而降低了电机的效率。

　　更快的IGBT，实现了更高的PWM频率会降低纹波电流和所要求的过滤器可以做得更小，因为输出波形更接近所需的波形。其他控制方法，如无传感器磁场定向控制(FOC)，开关速度更快，导致更快的采样率和更好地重建的反电动势来计算电机的位置。

　　正如所指出的，两个IGBT元件架构和调整被施加到两个系统的效率和较低的成本实现。在最新的技术迭代，通过单片到IGBT装置本身中的反向恢复二极管集成成本被寻址。

　　两个家庭的反向传导驱动器(RC-D)的IGBTs由英飞凌科技公司开发的说明了这种方法。该器件集成了一个非对称结构领域的一站式层，沟槽式闸极和背面的p层与阴极的底部注入发射。阴极允许反向电流流动，同时减少了部件和系统成本，但限制到5 kHz开关速度。虽然这是可以接受的家电，设计，需要更快的速度需要另一种选择。通过不同的掺杂技术，可以实现更高的工作频率具有相同的物理结构。RC-开快车(RC-DF)IGBT家族支持切换速度最高可达30千赫并使用相同的低价格的设备架构。

　　两相比较器件系列是基于几个关键参数，以确定是否适合不同的应用：传导损耗(V CESAT(IGBT)，VF(对于二极管))和开关损耗(ETS(IGBT)，QRR(二极管)。在一般情况下，RC-DF的设备具有至少50%的较低的开关损耗(ETS指数(mJ))的值相比的较低频率的设备。低开关损耗的需求提供服务的系统，利用较高频率的BLDC电机，其中优化的设计空间性能和可靠性。较低的V CESAT值和热传导损失，在更高的开关损耗为代价的VF值的RC-D器件中脱颖而出。

　　左看右看在传导损耗(图1)，我们也可以看到，RC-D器件在25°C和175°C，代表的细线，显示出优良的VCESAT值相比，更快的IGBT。

　　仔细看看波形的导通和关断的IGBT让我们比较了开关损耗。在转弯的比较(图2)的较高频率的移动设备，显示为红色的IC DUT，表现出较低的峰值反向恢复电流和更快的稳定时间时，作为结果的集成二极管的较低的恢复电荷相比RC-D IC REF。

　　在开关关断(图3)的比较显示，的高频RC-DF(IC DUT)提供了更短的换向RC-D(IC REF)。

　　两相比较，设备与设备结构基本上是相同的，说明了，掺杂技术高端的性能有很大的影响。开关损耗之间(EOFF)和传导损耗(VCESAT)的示于图的整体的妥协。4(CHIOLA)。这说明了如何理解系统要求的关键是选择设备，以满足电机系统的要求。

　　参考文献

　　巴利加，BJ功率半导体器件的基础。纽约，纽约：施普林格科学商业媒体，有限责任公司，2008年。

　　CHIOLA，达维德。反向导通IGBT的驱动器。应用说明。菲拉赫奥地利：英飞凌科技股份公司，2009年。