進(jìn)行逆變器設(shè)計(jì)時(shí)，IGBT模塊的開(kāi)關(guān)損耗評(píng)估是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而常見(jiàn)的損耗評(píng)估方法都是采用數(shù)據(jù)手冊(cè)中IGBT或者Diode的開(kāi)關(guān)損耗的典型值，這種方法缺乏一定的準(zhǔn)確性。本文介紹了一種采用逆變器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)板和母排對(duì)IGBT模塊進(jìn)行損耗測(cè)試和評(píng)估的方法，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可得到更精確的損耗評(píng)估。一般數(shù)據(jù)手冊(cè)中，都會(huì)給出特定條件下，IGBT及Diode開(kāi)關(guān)損耗的典型值。一般來(lái)講這個(gè)值在實(shí)際設(shè)計(jì)中并不能直接拿來(lái)用。在英飛凌模塊數(shù)據(jù)手冊(cè)中，我們可以看到，開(kāi)關(guān)損耗典型值前面，有相當(dāng)多的限制條件，這些條件描述了典型值測(cè)試平臺(tái)。而實(shí)際設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是不可能和規(guī)格書(shū)測(cè)試平臺(tái)一模一樣的。兩者之間的差異，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：IGBT的開(kāi)關(guān)損耗不依賴于驅(qū)動(dòng)電阻，也依賴于驅(qū)動(dòng)環(huán)路的電感，而實(shí)際用戶系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)環(huán)路電感常常不同于數(shù)據(jù)手冊(cè)的測(cè)試平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)環(huán)路電感。驅(qū)動(dòng)中加入柵極和發(fā)射極電容是很常見(jiàn)的改善EMC特性的設(shè)計(jì)方法，而使用該柵極電容會(huì)影響IGBT的開(kāi)關(guān)過(guò)程中電流變化率dIc/dt和電壓變化率dVce/dt，從而影響IGBT的開(kāi)關(guān)損耗實(shí)際系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電壓也常常不同于數(shù)據(jù)手冊(cè)中的測(cè)試驅(qū)動(dòng)電壓，在IGBT模塊的數(shù)據(jù)手冊(cè)中，開(kāi)關(guān)損耗通常在±15V的柵極電壓下測(cè)量。6單元的三項(xiàng)全橋IGBT拓?fù)?以FS開(kāi)頭。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發(fā)貨

一個(gè)空穴電流（雙極）。當(dāng)UCE大于開(kāi)啟電壓UCE(th），MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。2)導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小，通態(tài)壓降小。所謂通態(tài)壓降，是指IGBT進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的管壓降UDS，這個(gè)電壓隨UCS上升而下降。3)關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門(mén)限值時(shí)，溝道被禁止，沒(méi)有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下，如果MOSFET的電流在開(kāi)關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是閡為換向開(kāi)始后，在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子（少于）。這種殘余電流值（尾流）的降低，完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān)，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形。集電極電流將引起功耗升高、交叉導(dǎo)通問(wèn)題，特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上，問(wèn)題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關(guān)，尾流的電流值應(yīng)與芯片的Tc、IC：和uCE密切相關(guān)，并且與空穴移動(dòng)性有密切的關(guān)系。因此，根據(jù)所達(dá)到的溫度，降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計(jì)上的電流的不理想效應(yīng)是可行的。當(dāng)柵極和發(fā)射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。4)反向阻斷當(dāng)集電極被施加一個(gè)反向電壓時(shí)，J。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發(fā)貨一個(gè)easy封裝一般都封裝了6個(gè)IGBT芯片，直接組成3相全橋。

少數(shù)載流子）對(duì)N-區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N-區(qū)的電阻RN，使高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降。當(dāng)柵射極間不加信號(hào)或加反向電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，PNP型晶體管的基極電流被切斷，IGBT即關(guān)斷。由此可知，IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與MOSFET基本相同。①當(dāng)UCE為負(fù)時(shí)：J3結(jié)處于反偏狀態(tài)，器件呈反向阻斷狀態(tài)。②當(dāng)uCE為正時(shí)：UCUTH，絕緣門(mén)極下形成N溝道，由于載流子的相互作用，在N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制，使器件正向?qū)ā?)導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是JGBT增加了P+基片和一個(gè)N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒(méi)有增加這個(gè)部分)，其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件（有兩個(gè)極性的器件）?；膽?yīng)用在管體的P、和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個(gè)J，結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時(shí)，一個(gè)N溝道便形成，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個(gè)電子流產(chǎn)生的電壓在，則J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區(qū)內(nèi)，并調(diào)整N-與N+之間的電阻率，這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗，并啟動(dòng)了第二個(gè)電荷流。的結(jié)果是在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時(shí)出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€(gè)電子流（MOSFET電流）。

尾流）的降低，完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān)，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形，集電極電流引起以下問(wèn)題：功耗升高；交叉導(dǎo)通問(wèn)題，特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上，問(wèn)題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關(guān)，尾流的電流值應(yīng)與芯片的溫度、IC和VCE密切相關(guān)的空穴移動(dòng)性有密切的關(guān)系。因此，根據(jù)所達(dá)到的溫度，降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計(jì)上的電流的不理想效應(yīng)是可行的。阻斷與閂鎖當(dāng)集電極被施加一個(gè)反向電壓時(shí)，J1就會(huì)受到反向偏壓控制，耗盡層則會(huì)向N-區(qū)擴(kuò)展。因過(guò)多地降低這個(gè)層面的厚度，將無(wú)法取得一個(gè)有效的阻斷能力，所以，這個(gè)機(jī)制十分重要。另一方面，如果過(guò)大地增加這個(gè)區(qū)域尺寸，就會(huì)連續(xù)地提高壓降。第二點(diǎn)清楚地說(shuō)明了NPT器件的壓降比等效（IC和速度相同）PT器件的壓降高的原因。當(dāng)柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個(gè)正電壓時(shí)，P/NJ3結(jié)受反向電壓控制，此時(shí)，仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個(gè)寄生PNPN晶閘管（如圖1所示）。在特殊條件下，這種寄生器件會(huì)導(dǎo)通。這種現(xiàn)象會(huì)使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加。英飛凌(Infineon)是德國(guó)西門(mén)子半導(dǎo)體集體(Siemens)的單獨(dú)上市公司。前身也叫歐派克。

在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來(lái)越的應(yīng)用，在較高頻率的大、率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知，若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動(dòng)正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極—發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級(jí)的漏電流流過(guò)，基本上不消耗功率。1、IGBT模塊的選擇IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系見(jiàn)下表。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時(shí)，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開(kāi)關(guān)時(shí)，由于開(kāi)關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時(shí)應(yīng)該降等使用。2、使用中的注意事項(xiàng)由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過(guò)一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達(dá)到20～30V。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見(jiàn)原因之一。因此使用中要注意以下幾點(diǎn)：在使用模塊時(shí)。一個(gè)封裝封裝1個(gè)IGBT芯片。如IKW(集成了反向二極管)和IGW(沒(méi)有反向二極管)。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發(fā)貨

單管IGBT:TO-247這種形式的封裝。一般電流從5A~75A左右。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發(fā)貨

大部分時(shí)間是作為MOSFET來(lái)運(yùn)行的，只是在漏源電壓Uds下降過(guò)程后期，PNP晶體管由放大區(qū)至飽和，又增加了一段延遲時(shí)間。td(on)為開(kāi)通延遲時(shí)間，tri為電流上升時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中常給出的漏極電流開(kāi)通時(shí)間ton即為td(on)tri之和，漏源電壓的下降時(shí)間由tfe1和tfe2組成。IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負(fù)向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生。當(dāng)選擇這些驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，必須基于以下的參數(shù)來(lái)進(jìn)行：器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因?yàn)镮GBT柵極-發(fā)射極阻抗大，故可使用MOSFET驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行觸發(fā)，不過(guò)由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大，故IGBT的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多MOSFET驅(qū)動(dòng)電路提供的偏壓更高。IGBT在關(guān)斷過(guò)程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。因?yàn)镸OSFET關(guān)斷后，PNP晶體管的存儲(chǔ)電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長(zhǎng)的尾部時(shí)間，td(off)為關(guān)斷延遲時(shí)間，trv為電壓Uds(f)的上升時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時(shí)間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成，而漏極電流的關(guān)斷時(shí)間t(off)=td(off)+trv十t(f)式中：td(off)與trv之和又稱為存儲(chǔ)時(shí)間。IGBT的開(kāi)關(guān)速度低于MOSFET，但明顯高于GTR。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發(fā)貨