IGBT基本參數(shù)詳解

1、第一部分 IGBT模塊靜態(tài)參數(shù)1，：集射極阻斷電壓在可使用的結(jié)溫范圍內(nèi)，柵極和發(fā)射極短路狀況下，集射極最高電壓。手冊里一般為25下的數(shù)據(jù)，隨著結(jié)溫的降低，會逐漸降低。由于模塊內(nèi)外部的雜散電感，IGBT在關(guān)斷時最容易超過限值。2，：最大允許功耗在25時，IGBT開關(guān)的最大允許功率損耗，即通過結(jié)到殼的熱阻所允許的最大耗散功率。其中，為結(jié)溫，為環(huán)境溫度。二極管的最大功耗可以用同樣的公式獲得。在這里，順便解釋下這幾個熱阻， 結(jié)到殼的熱阻抗，乘以發(fā)熱量獲得結(jié)與殼的溫差；芯片熱源到周圍空氣的總熱阻抗，乘以發(fā)熱量獲得器件溫升；芯片結(jié)與PCB間的熱阻抗，乘以單板散熱量獲得與單板的溫差。3，集電極直流電流在可以

2、使用的結(jié)溫范圍流集射極的最大直流電流。根據(jù)最大耗散功率的定義，可以由最大耗散功率算出該值。所以給出一個額定電流，必須給出對應(yīng)的結(jié)和外殼的溫度。 )4，可重復(fù)的集電極峰值電流規(guī)定的脈沖條件下，可重復(fù)的集電極峰值電流。5，RBSOA，反偏安全工作區(qū)IGBT關(guān)斷時的安全工作條件。如果工作期間的最大結(jié)溫不被超過，IGBT在規(guī)定的阻斷電壓下可以驅(qū)使兩倍的額定電流。6， 短路電流短路時間不超過10us。請注意，在雙脈沖測試中，上管GE之間如果沒有短路或負(fù)偏壓，就很容易引起下管開通時，上管誤導(dǎo)通，從而導(dǎo)致短路。7， 集射極導(dǎo)通飽和電壓在額定電流條件下給出，Infineon的IGBT都具有正溫度效應(yīng)，適宜于并

3、聯(lián)。隨集電極電流增加而增加，隨著增加而減小?？捎糜谟嬎銓?dǎo)通損耗。根據(jù)IGBT的傳輸特性，計算時，切線的點盡量靠近工作點。對于SPWM方式，導(dǎo)通損耗由下式獲得，M為調(diào)制因數(shù)；為輸出峰值電流；為功率因數(shù)。第二部分 IGBT模塊動態(tài)參數(shù)1，模塊內(nèi)部柵極電阻為了實現(xiàn)模塊內(nèi)部芯片的均流，模塊內(nèi)部集成了柵極電阻，該電阻值常被當(dāng)成總的驅(qū)動電阻的一部分計算IGBT驅(qū)動器的峰值電流能力。2，外部柵極電阻數(shù)據(jù)手冊中往往給出的是最小推薦值，可以通過以下電路實現(xiàn)不同的和。IGBT驅(qū)動器需達(dá)到的理論峰值計算如下，最小的由開通限制，最小的由關(guān)斷限制，柵極電阻太小容易導(dǎo)致震蕩甚至器件損壞。3，外部柵極電阻高壓IGBT一般推

4、薦以降低柵極導(dǎo)通速度。4，IGBT寄生電容參數(shù)輸入電容及反饋電容（米勒電容）是衡量柵極驅(qū)動電路的根本要素，輸出電容限制開關(guān)轉(zhuǎn)換過程的，造成的損耗一般可以忽略。隨著變化近似為常量，而隨著增大而減小。接下來深度剖析一下米勒效應(yīng)IGBT的輸入電容，其中由柵極和發(fā)射極之間絕緣介質(zhì)決定，是恒定常數(shù)；，為柵極、集電極電容，由柵極和基區(qū)之間絕緣介質(zhì)決定，為常數(shù)；為耗盡層電容，與耗盡層寬度有關(guān)，決定于。在開通過程中，集電極電壓逐漸降低，耗盡層寬度降低，增大；當(dāng)耗盡層消失，將變?yōu)闊o窮大，此時雖然為充電，但卻幾乎沒有電流（屬于并聯(lián)大電阻），變化很小，即為米勒效應(yīng)。因為串聯(lián)，所以米勒電容。上述的即為米勒電容，當(dāng)IG

5、BT在開關(guān)時，會由于寄生米勒電容而產(chǎn)生米勒平臺，即米勒效應(yīng)。米勒效應(yīng)在單電源門極驅(qū)動的應(yīng)用中影響非常明顯，基于G、C間的耦合，IGBT關(guān)斷瞬間會產(chǎn)生很高的瞬態(tài)，從而引發(fā)升高而導(dǎo)通。如下圖所示，當(dāng)上管關(guān)斷時，產(chǎn)生加到下管的米勒電容上，就會產(chǎn)生較大的電流，這個電流流經(jīng)下管的驅(qū)動電路，使下管升高導(dǎo)致下管誤導(dǎo)通。減緩米勒效應(yīng)的辦法，（1）獨立的門極開通和關(guān)斷電阻通過減小可以抑制上述現(xiàn)象，但代價是可能引起震蕩和二極管擊穿。（2）通過在G、E間增加電容吸收米勒電容的電流，想想都不靠譜?。?）增加負(fù)向偏壓（顯然是一種很有效的方法，不解釋）。（4）有源鉗位（實際上就是短路）5，柵極充電電荷可用來優(yōu)化柵極驅(qū)動電

6、路設(shè)計，驅(qū)動電流的平均值， 平均功率 6，開關(guān)損耗這些參數(shù)強(qiáng)烈地依賴于柵極驅(qū)動電路、電路布局、柵極電阻、母線電壓和電流等。7，結(jié)溫、熱阻和溫升（1）結(jié)溫是處于電子設(shè)備中實際半導(dǎo)體芯片的溫度，通常高于外殼溫度和器件表面溫度，結(jié)溫可以用以下公式來估計，（2）熱阻，熱量在熱流路徑上遇到的阻力，表明1W熱量引起的溫升大小，單位，或。用一個簡單的類比可以更好地解釋熱阻，熱量相當(dāng)于電流，溫差相當(dāng)于電壓，則熱阻相當(dāng)于電阻。熱阻有如下公式成立，上式是在假設(shè)散熱片足夠大且接觸良好的情況下成立的，否則還應(yīng)寫成，表示殼到散熱片的熱阻，表示散熱片到周圍環(huán)境的熱阻，當(dāng)散熱片面積足夠大時可以認(rèn)為其與環(huán)境之間的熱阻為0，溫

7、度一樣。參照以下例子使用熱阻，IHW40N120R3數(shù)據(jù)手冊中給出25下耗散功率429W，而，（3）瞬態(tài)熱阻抗與熱阻熱阻描述了IGBT在穩(wěn)定狀態(tài)下的熱行為，而熱阻抗描述了IGBT瞬態(tài)或者短脈沖下的熱行為。大部分IGBT實際應(yīng)用是以一定的占空比進(jìn)行開關(guān)動作，這種條件下，需要熱阻加熱容的方法描述其等效電路。以一定占空比（D）的連續(xù)脈沖工作狀態(tài)下的瞬態(tài)熱阻，為單個脈沖瞬態(tài)熱阻。第三部分 靜態(tài)特性1，靜態(tài)直流特性（1）阻斷特性（blocking capability） 這個特性用以下兩個參數(shù)進(jìn)行表示， 集射極擊穿電壓 和 漏電流，但因為測試漏電流更加安全，所以常常測試漏電流來表征該特性。（2）輸出特性（transfer characteristics）采用curve tracer進(jìn)行測試。（3）通態(tài)電阻 （on-state resistance）從輸出特性曲線上進(jìn)行讀取，如下圖所示，為給定電流和給定電壓下的電阻。（4）體二極管的傳輸特性（body diode I-V curves ） 采用curve trac