IGBT器件具有较高的输入电容,这导致当IGBT开关时需要花费更多的时间来充电和放电。因此,当需要以较高的频率开关IGBT时,先前充电和放电的电荷需要以较高的速率重新填充和放电。这就导致了所谓的输电损失。
当IGBT器件频率很高时,设备将会变得非常热,产生很大的输电损失。这将会限制IGBT的使用频率并且产生过多热量,这不仅会降低设备的效率,而且也会破坏设备的物理结构。
高频率开关操作需要IGBT在一个短时间内极快地切换,这样会产生高能量的热。这个热能会影响IGBT的表现,并且可能会损坏器件。为了保证IGBT的正常操作,就需要添加加热器和散热器。
高频率IGBT加热后需要相应的散热,这是非常困难的。换而言之,在进行高温和高频率IGBT的加热时,就需要消散一定量的热量,否则它将在高温和高频下过热损坏。
IGBT驱动电路包括上驱动电路和下驱动电路。当驱动电路的开关闭合速度很慢时,就会造成IGBT变化较慢的情况,其过程受到暂态效应的制约,因此IGBT的频率被限制。此时需要考虑如何提高驱动电路的效率,以使它能够更好地切换IGBT。
为了使驱动电路正常运行,需要在输入信号和输出信号之间减小信号延迟。否则,驱动电路就会受到信号延迟的影响,导致IGBT开关速度减慢,从而限制其最大开关频率。
IGBT本身也有一些物理特性限制了它的开关频率。例如,当IGBT的两个极管开关传导时,由于PN结内区域的往返运输时间,IGBT需要一定的关断时间。此时间也限制了IGBT的最大开关频率。
从晶粒内部来看,因为需要通过电极连线进行连接,在一定程度上影响了晶圆的时间响应,进而影响开关速度和最大开关频率。