N沟道IGBT

隔离栅极的N沟道双极晶体管。

模块类型: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.IGBT

库中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/N-Channel IGBT

资料描述

座 N沟道IGBT 模拟绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

仿真使用开路状态下的伏安特性作为集电极-发射极电压的函数。在闭合状态（当栅极-发射极电压小于阈值电压时），IGBT被建模为常数 关断态电导 . 当近似的动态特性足够时，这种简化的模型是合适的，并且仿真速度是最重要的。有关详细信息，请参阅基于事件的IGBT仿真模式。

热效应也可以在块中建模。为此，请选中复选框 启用热端口 .

基于事件的IGBT仿真模式

当分析旨在了解电路的整体行为时，使用基于事件的仿真模式，而不是检查确切的时序特性或IGBT损耗。

设备始终处于以下四种状态之一:

*已关闭; *启用; *已启用; *关机。

在关断状态下，集电极电流之间的比和集电极-发射极电压它的定义如下:

导通时，集电极电流之比为和集电极-发射极电压以下内容:

当接通时，集电极-发射极电压在上升时间内逐渐减小到零，器件在接通状态下电压下降到表格值以下时切换到接通状态。同样地，在关断时，集电极-发射极电压在下降(电流)至阻断电压的设定值期间平滑地上升。

下图显示了连接阻性负载时产生的电压和电流曲线。

n channel igbt 1

热端口

该装置有一个额外的热端口,默认情况下隐藏. 要使用热端口*H*，请选中该框 启用热端口 .

使用热端口模拟产生的热量和器件温度的影响。

假设和限制

块中使用的模型基于以下假设:

如果在桥臂中使用IGBT对，那么通常栅极驱动电路不允许一个器件导通，直到相应器件关断，从而实现最小死区。 *打开或关闭时，施加最小脉冲宽度。在栅极-集电极电压上升到阈值以上的时刻，在等于接通延迟和电流上升时间之和的时间内忽略栅极处的任何后续电压变化。类似地，在栅极-集电极电压下降到阈值以下的点处，任何随后的栅极电压变化被忽略一个等于关断延迟和电流下降时间之和的时间。该功能通常在栅极驱动电路中实现。 *此型号不考虑收费。因此，当感性负载关断时，没有电流尾。 *当电感负载以已存在的自由振荡电流接通时，电流浪涌的代表性建模需要参数调整 *密勒电阻 . 上电损耗表使用上一次上电的电流，而不是电流值（在设备达到最终上电状态之前是未知的）。 *由于模型的高刚性，这可能由于方程的简化而发生，当使用此块时，您可以获得有关违反最小步长的警告。要避免这种情况，请配置求解器属性。 *如果需要并行模拟多个N通道Igbt，请使用一个 *N沟道IGBT 块和乘以参数值 集电极电流向量，Ic 需要并联建模的IGBT器件的数量与计算本单元中的集电极-发射极电压的具体情况有关。

港口

非定向

# G — 快门
电力

Details

门相连的端口。

程序使用名称

gate

# C — 收集者
电力

Details

集器连接的端口。

程序使用名称

collector

# E — 发射器
电力

Details

发射器相关联的端口。

程序使用名称

emitter

# H — 热端口
温暖

Details

的导热口。

依赖关系

要使用此端口，请选中此框 启用热端口 .

程序使用名称

thermal_port

参数

热端口

# 热阻，[R1, R2, ..., Rn] — 考尔模型的热阻矢量
K/W

Details

矢量从由加热网络中的Kauer元件表示的热阻值。所有这些值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 Cauer模型.

计量单位	`K/W`
默认值	`[1.0, 3.0, 10.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_cauer_vector`
可计算	是

# 热阻，[R1, R2, ..., Rn] — 福斯特模型的热阻矢量
K/W

Details

矢量从热阻值由Foster模型在加热网络中的系数表示。所有这些值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型.

计量单位	`K/W`
默认值	`[4.0, 6.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_foster_vector`
可计算	是

# 热质量，[M₁, M₂, …, Mₙ] — 考尔模型的热容值向量
J/K | kJ/K

Details

矢量从热容值，其中这是热网中Kauer模型的系数数。所有这些值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 Cauer模型，而对于参数 热容参数化 价值 通过热质量.

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[0.1, 0.3, 1.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_cauer_vector`
可计算	是

# 热质量，[M₁, M₂, …, Mₙ] — 福斯特模型的热容值向量
J/K | kJ/K

Details

矢量从热容值，其中这是加热网络中福斯特元件的数量。所有这些值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型，而对于参数 热容参数化 价值 通过热质量.

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[1.5, 3.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_foster_vector`
可计算	是

# 热时间常数，[t1, t2, ..., tn] — 考尔模型的热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

矢量从热时间常数的值，其中这是加热网络中Kauer元件的数量。所有这些值必须大于零。

热容的值计算为，在哪里 , 和 -热容量、热时间常数及热阻 -Cowera的go元素。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 Cauer模型，而对于参数 热容参数化 价值 通过热时间常数.

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`[1.0, 3.0, 10.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_cauer_vector`
可计算	是

# 热时间常数，[t1, t2, ..., tn] — 福斯特模型的热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

矢量从热时间常数的值，其中这是热网中福斯特模型的系数数。所有这些值必须大于零。

热容的值计算为，在哪里 , 和 -热容量、热时间常数及热阻 -Cowera的go元素。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型，而对于参数 热容参数化 价值 通过热时间常数.

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`[6.0, 18.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_foster_vector`
可计算	是

# 启用热端口 — 打开热端口

Details

要启用热效应模拟，请选中此选项的复选框。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`has_thermal_port`
可计算	无

# 热网络 — 选择内部热模型
参数 | Cauer模型 | 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型 | 外部

Details

选择内部热模型:

参数;
Cauer模型;
用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型;
外部.

值	`Specify junction and case thermal parameters` \| `Cauer model` \| `Cauer model parameterized with Foster coefficients` \| `External`
默认值	`Specify junction and case thermal parameters`
程序使用名称	`thermal_network_parameterization`
可计算	无

# 结-壳和壳-环境（或壳-散热器）热阻，[R_JC, R_CA] — 热阻矢量
K/W

Details

向量资料 [R_JC,R_CA] 热阻的两个值中。第一个值 R_JC -这是结和外壳之间的热阻。第二个值, R_CA —这是*H*端口和设备主体之间的热阻。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 参数.

计量单位	`K/W`
默认值	`[0.0, 10.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_vector`
可计算	是

# 热容参数化 — 热容量参数化
通过热时间常数 | 通过热质量

Details

选择设置热容量的方法:

通过热时间常数 -热时间常数方面的热容量的参数化。默认情况下使用此值。
通过热质量 -设置热容值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 参数, Cauer模型 或 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型.

值	`By thermal time constants` \| `By thermal mass`
默认值	`By thermal time constants`
程序使用名称	`thermal_mass_parameterization`
可计算	无

# 结点与壳体热质量，[M_J, M_C] — 考尔模型的热容值向量
J/K | kJ/K

Details

向量资料 [M_J，M_C] 热容量的两个值中。第一个值 M_J —这是过渡的热容量。第二个值, M_C —这是表壳的热容量。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 参数，而对于参数 热容参数化 价值 通过热质量.

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[0.0, 1.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_vector`
可计算	是

# 结点与外壳热时间常数，[t_J, t_C] — 热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

向量资料 [t_J，t_C] 热时间常数的两个值中。第一个值 t_J -这是过渡时间的热常数。第二个值, t_C -这是船体的热时间常数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 参数，而对于参数 热容参数化 价值 通过热时间常数.

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`[0.0, 10.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_vector`
可计算	是

Details

向量资料 [T_J，T_C] 的两个温度值中。第一个值 T_J -这是转变的初始温度。第二个值, T_C —这是案件的初始温度。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 参数.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_vector_start`
可计算	是

Details

温度值的向量。它对应于模型中每个热容量的温差。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 Cauer模型.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_cauer_vector_start`
可计算	是

Details

福斯特模型的每个元素的绝对温度值的向量。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 热网络 价值 用 Foster 系数参数化的 Cauer 模型.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_foster_vector_start`
可计算	是

基本参数

Details

确定集电极-发射极损耗和开/关的温度值。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 启用热端口 .

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[298.15, 398.15] K`
程序使用名称	`T_vector`
可计算	是

# 集电极电流向量，Ic — 集电极电流矢量
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

集电极电流，在开路状态下确定集电极-发射极电压。第一个元素必须为null。

要并行模拟多个N通道Igbt，请使用单个块 N沟道IGBT 并将该参数的值乘以需要并行仿真的IGBT器件的数量。

计量单位	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
默认值	`[0.0, 10.0, 50.0, 100.0, 200.0, 400.0, 600.0] A`
程序使用名称	`I_c_vector`
可计算	是

# 对应的导通态集电极-发射极电压 — 开路状态下的相应集电极-发射极电压
V | uV | mV | kV | MV

Details

集电极-发射极电压对应于集电极电流的矢量. 第一个元素必须为null。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 启用热端口 .

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`[0.0, 1.1, 1.3, 1.45, 1.75, 2.25, 2.7] V`
程序使用名称	`V_ce_vector`
可计算	是

# 集电极-发射极导通电压，Vce=fcn(Tj,Ic) — 开路状态下的集电极-发射极电压矩阵
V | uV | mV | kV | MV

Details

开路状态下的集电极-发射极电压，定义为温度和电流的表格函数。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 启用热端口 .

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`[0.0 1.1 1.3 1.45 1.75 2.25 2.7; 0.0 1.0 1.15 1.35 1.7 2.35 3.0] V`
程序使用名称	`V_ce_matrix`
可计算	是

# 密勒电阻 — 米勒的抵抗
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

当器件导通时，它在幅度上具有米勒电阻常数，与所需的电压上升串联。该电阻表示在上电期间通过器件的部分传导路径，并且可用于匹配在重新连接导电电感器和相应的反向电路二极管时观察到的电压浪涌。典型值是开路状态下有效电阻的10-50倍。

计量单位	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
默认值	`0.1 Ohm`
程序使用名称	`R_miller`
可计算	是

# 关断态电导 — 封闭状态电导率
S | nS | uS | mS | 1/Ohm

Details

器处于闭合状态时的导电性。

计量单位	`S` \| `nS` \| `uS` \| `mS` \| `1/Ohm`
默认值	`1e-5 1/Ohm`
程序使用名称	`G_off`
可计算	是

# 栅极-发射极阈值电压 — 阈值电压
V | uV | mV | kV | MV

Details

栅极-发射极电压必须大于此值才能使器件导通。

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`6.0 V`
程序使用名称	`V_threshold`
可计算	是

开关损耗

Details

开关损耗以表格形式列出的温度。

依赖关系

要使用此选项，请选中该框 启用热端口 .

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[298.15, 398.15] K`
程序使用名称	`T_losses_vector`
可计算	是

# 开关损耗的集电极电流向量，Ic — 具有开关损耗的集电极电流矢量
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

集电极电流，开关损耗以表格形式表示。

依赖关系

要使用此选项，请选中该框 启用热端口 .

计量单位	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
默认值	`[0.0, 10.0, 50.0, 100.0, 200.0, 400.0, 600.0] A`
程序使用名称	`I_c_losses_vector`
可计算	是

# 开通损耗，Eon = fcn(Tj, Ic) — 接通时的能量损耗矩阵
J | mJ | kJ | MJ | mW*hr | W*hr | kW*hr | MW*hr | eV | cal | kcal | Btu_IT

Details

器件开启时的能量损耗，定义为温度和最终开关电流的函数。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 启用热端口 .

计量单位	`J` \| `mJ` \| `kJ` \| `MJ` \| `mWhr` \| `Whr` \| `kWhr` \| `MWhr` \| `eV` \| `cal` \| `kcal` \| `Btu_IT`
默认值	`[0.0 0.2 1.0 2.0 4.0 8.0 15.0; 0.0 0.3 1.3 2.5 5.0 11.0 18.0].*1e-3 J`
程序使用名称	`E_turn_on_losses_matrix`
可计算	是

# 关断开关损耗，Eoff=fcn(Tj,Ic) — 关断过程中的能量损失矩阵
J | mJ | kJ | MJ | mW*hr | W*hr | kW*hr | MW*hr | eV | cal | kcal | Btu_IT

Details

器件关断时的能量损耗，定义为温度和最终接通电流的函数。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 启用热端口 .

计量单位	`J` \| `mJ` \| `kJ` \| `MJ` \| `mWhr` \| `Whr` \| `kWhr` \| `MWhr` \| `eV` \| `cal` \| `kcal` \| `Btu_IT`
默认值	`[0.0 0.3 1.5 3.0 6.0 15.0 25.0; 0.0 0.7 3.3 6.5 13.0 25.0 35.0].*1e-3 J`
程序使用名称	`E_turn_off_losses_matrix`
可计算	是

动态特性

# 启动延迟时间 — 开机延迟
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

设备开始开机之前的时间。

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`0.07 us`
程序使用名称	`t_D_on`
可计算	是

# 电流上升时间 — 当前上升时间
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

控制有源负载时电流上升所花费的时间。

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`0.7 us`
程序使用名称	`t_R`
可计算	是

# 关断延迟 / 关闭延迟 — 关机延迟
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

设备开始关闭之前的时间。

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`0.2 us`
程序使用名称	`t_D_off`
可计算	是

# 电流下降时间 — 当前经济衰退时间
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

控制有源负载时减小电流所需的时间。

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`0.5 us`
程序使用名称	`t_F`
可计算	是

# 上升和下降时间的关断状态电压 — 上升和下降时间的闭合电压
V | uV | mV | kV | MV

Details

闭合状态下的集电极-发射极电压，在设置上升和下降时间时使用。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 启用热端口 .

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`300.0 V`
程序使用名称	`V_measurement`
可计算	是

# 关断态电压（用于时序和损耗数据） — 上升和下降时间的闭合电压
V | uV | mV | kV | MV

Details

闭合状态下的集电极-发射极电压，在设置上升、下降和损耗数据时使用。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 启用热端口 .

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`300.0 V`
程序使用名称	`V_measurement_T`
可计算	是