Haleem, Naushath Mohamed;Rajapakse, Athula D.;Gole, Aniruddha M.
Journal of Power Electronics
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v.18
no.6
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pp.1901-1911
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2018
This study presents a circuit model for simulating the switching transients of insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) with inductive load switching. The modeling approach used in this study considers the behavior of IGBTs and freewheeling diodes during the transient process and ignores the complex semiconductor physics-based relationships and parameters. The proposed circuit model can accurately simulate the switching behavior due to the detailed consideration of device-circuit interactions and the nonlinear nature of model parameters, such as internal capacitances. The developed model is incorporated in an IGBT loss calculation module of an electromagnetic transient simulation program to enable the estimation of switching losses in voltage source converters embedded in large power systems.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.1
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pp.23-28
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2008
In this paper, transient characteristics of the Punch Through Insulated Gate Bipolar Transistor (PT-IGBT) have been studied. On the contrary to Non-Punch Through Insulated Gate Bipolar Transistor(NPT-IGBT), it has a buffer layer and reduces switching power loss. It has a simple drive circuit controlled by the gate voltage of the MOSFET and low on-state resistance of the bipolar junction transistor. The transient characteristics of the PT-IGBT have been analyzed analytically. Excess minority carrier and charge distribution in active base region, the rate of anode voltage with time are expressed analytically by adding the influence of buffer layer. The experimental data is obtained from manufacturer. The theoretical predictions of the analysis have been compared with the experimental data obtained from the measurement of a device(600 V, 15 A) and show good agreement.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2000.07a
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pp.25-28
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2000
In this study, Transient Characteristics of the Punch-Through Insulated Gate Bipolar Transistor (PT-IGBT) has been studied. On the contraty to Non-Punch Through Insulated Gate Bipolar Transistor(NPT-IGBT), PT-IGBT has buffer layer It has a simple drive circuit controlled by the gate voltage of the MOSFET and the low on-state resistance of the bipolar junction transistor. In this paper, the transient characteristics with temperature of the PT-IGBT has been analyzed analytically. PT-IGBT is made to reduce switching power loss. Excess Minority carrier distribution inactive base region and base charge, the rate of voltage with time is expressed analytically to include buffer layer.
Seo, Yong-Soo;Jang, Seong-Chil;Kim, Yong-Chun;Cho, Moon-Taek;Seo, Soo-Ho
Proceedings of the KIEE Conference
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1993.11a
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pp.148-150
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1993
The IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) is a power semiconductor device that has gained acceptance among power electronic circuit design engineers for motor drive and Power converter applications. The device-circuit interaction of power insulated gate bipolar transistor for a series-inductor load, both with and without a snubber are, simulated. An analytical model for the transient operation of the IGBT is used in conjunction with the load circuit state equations for the simulations.
This paper presents the modeling of insulated-gate bipolar transistor (IGBT) in electromagnetic transients program (EMTP) simulation for the reliable calculation of switching and conduction losses. The conventional approach considering the physical property of switching devices requires many attribute parameters and large computation efforts. In contrast, the proposed method uses the curve fitting and interpolation techniques based on typical switching waveforms and a user-defined component with variable resistances to capture the dynamic characteristics of IGBTs. Therefore, the simulation time can be efficiently reduced without losing the accuracy while avoiding the extremely small time step, which is required in simulation by the conventional method. The EMTP based simulation includes turn-on and turn-off transients of IGBT, saturation state, forward voltage of free-wheeling diode, and reverse recovery characteristics, etc. The effectiveness of proposed modeling for the EMTP simulation is verified by the comparison with experimental results obtained from practical implementation in hardware.
An micro model for the power insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) is developed. The model consistently described the IGBT steady-state current-voltage characteristics and switching transient current and voltage waveform for all loading conditions. The model is based on the equivalent circuit of a MOSFET with supplies the base current to a low-gain, high-level injection, bipolar transistor with its base virtual contact at the collector and of the base. Model results are compared with measured turn-on and turn-off waveform for different drive, load, and feedback circuits.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.12
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pp.194-200
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2012
In this paper, we proposed a SPICE model of high-voltage insulated gate bipolar transistor(IGBT). The proposed model consists of two sub-devices, a MOSFET and a BJT. Basic I-V characteristics and their temperature dependency were realized by adjusting various parameters of the MOSFET and the BJT. To model nonlinear parasitic capacitances such as a reverse-transfer capacitance, multiple junction diodes, ideal voltage and current amplifiers, a voltage-controlled resistor, and passive devices were added in the model. The accuracy of the proposed model was verified by comparing the simulation results with the experimental results of a 1200V trench gate IGBT.
A recently developed electro-thermal simulation methodology is used to analyze the behavior of a PWM(Pulse-Width-Modulated) voltage source inverter which uses IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) as the switching devices. In the electro-thermal network simulation methdology, the simulator solves for the temperature distribution within the power semiconductor devices(IGBT electro-thermal model), control logic circuitry, the IGBT gate drivers, the thermal network component models for the power silicon chips, package, and heat sinks as well as the current and voltage within the electrical network. The thermal network describes the flow of heat form the chip surface through the package and heat sink and thus determines the evolution of the chip surface temperature used by the power semiconductor device models. The thermal component model for the device silicon chip, packages, and heat sink are developed by discretizing the nonlinear heat diffusion equation and are represented in component from so that the thermal component models for various package and heat sink can be readily connected to on another to form the thermal network.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.07a
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pp.405-408
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2004
In this work, Analytical model for voltage and current characteristics of NPT(Non-PunchThrough) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) was represented. voltage and current characteristics models were based on prediction on power loss of NPT IGBT during transient condition. For Analytical current model, excess carrier concentration and accumulated charge in active base width was analyzed with time variance. Analytical models were simulated by varying lifetime of excess minority carrier.
Kim, Je-Yoon;Hong, Seung-Woo;Park, Sang-Won;Sung, Man-Young;Kang, Ey-Goo
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.5
no.4
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pp.129-132
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2004
The electrothermal characteristics of a high voltage LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor) using thin silicon on insulator (SOI) and silicon on sapphire (SOS) such as thermal conductivity and sink is analyzed by MEDICI. The device simulations demonstrate that the thermal conductivity of the buried oxide is an important parameter for modeling of the thermal behavior of SOI devices. In this paper we simulated the thermal conductivity and temperature distribution of a SOI LIGBT with an insulator layer of SiO$_2$ and $Al_2$O$_3$ at before and after latch-up and verified that the SOI LIGBT with the $Al_2$O$_3$ insulator had good thermal conductivity and reliability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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