大佬帶你看IGBT：IGBT短路性能、寄生導(dǎo)通講解

本文中，小編將對(duì)IGBT予以介紹，如果你想對(duì)IGBT的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí)，或者想要增進(jìn)對(duì)IGBT的了解程度，不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。

一、什么是IGBT?

IGBT是“Insulated Gate Bipolar Transistor”的首字母縮寫，中文名稱是“絕緣柵雙極晶體管”。通過結(jié)合MOSFET和雙極晶體管，IGBT成為同時(shí)具備這兩種器件優(yōu)點(diǎn)的功率晶體管。IGBT有N溝道型和P溝道型兩種，本文中以目前主流的N溝道型為例展開介紹。

N溝道IGBT的電路圖符號(hào)及其等效電路如下。有些等效電路圖會(huì)更詳細(xì)一些，但這里為了便于理解，給出的是相對(duì)簡(jiǎn)單的示意圖。包括結(jié)構(gòu)在內(nèi)，實(shí)際的產(chǎn)品會(huì)更復(fù)雜一些。有關(guān)結(jié)構(gòu)等的詳細(xì)內(nèi)容將在后續(xù)文章中介紹。

IGBT具有柵極、集電極、發(fā)射極3個(gè)引腳。柵極與MOSFET相同，集電極和發(fā)射極與雙極晶體管相同。IGBT與MOSFET一樣通過電壓控制端口，在N溝道型的情況下，對(duì)于發(fā)射極而言，在柵極施加正電壓時(shí)，集電極-發(fā)射極導(dǎo)通，流過集電極電流。我們將另行介紹其工作和驅(qū)動(dòng)方法。

二、IGBT短路性能 

IGBT模塊短路特性強(qiáng)烈地依賴于具體應(yīng)用條件，如溫度、雜散電感、IGBT驅(qū)動(dòng)電路及短路回路阻抗。IGBT短路特性可用下面測(cè)試電路描述。一個(gè)IGBT短接集電極及發(fā)射極，另一個(gè)IGBT施加單個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖。對(duì)應(yīng)的電壓電流典型波形如圖所示，導(dǎo)通IGBT的電流以一定的斜率迅速上升，速度取決于DC-Link電壓及回路雜散電感。IGBT進(jìn)入退飽和狀態(tài)，短路電流被限制在額定電流的若干倍（取決于IGBT的結(jié)構(gòu)特性），集電極-發(fā)射極電壓保持在高位，芯片的溫度由于短路大電流造成的功耗而上升，溫度上升短路電流會(huì)略微下降。在一個(gè)規(guī)定的短路維持時(shí)間tsc內(nèi)，IGBT必須被關(guān)斷以避免損壞。

三、IGBT寄生導(dǎo)通現(xiàn)象

IGBT半橋電路運(yùn)作時(shí)的一個(gè)常見問題是因米勒電容引起的寄生導(dǎo)通問題，如下圖所示。S2處于關(guān)斷狀態(tài)，S1開通時(shí)，S2兩端會(huì)產(chǎn)生電壓變化（dv/dt），將會(huì)形成因自身寄生米勒電容CCG所引發(fā)的電流，這個(gè)電流流過柵極電阻RG與驅(qū)動(dòng)內(nèi)部電阻，造成IGBT柵極到射極上的壓降，如果這個(gè)電壓超過IGBT的柵極臨界電壓，那么就可能造成S2的寄生導(dǎo)通，形成短路，引起電流擊穿問題，進(jìn)而可能導(dǎo)致IGBT損壞。

寄生導(dǎo)通的根本原因是集電極和柵極之間固有的米勒電容造成的，如果集電極與發(fā)射極之間存在高電壓瞬變，由于驅(qū)動(dòng)回路寄生電感，米勒電容分壓器反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于外圍驅(qū)動(dòng)電路。因此即使IGBT關(guān)斷在0V柵極電壓，dvce/dt將會(huì)造成柵極電壓的上升，柵極電路的影響將被忽略。柵極發(fā)射極電壓可由下式計(jì)算：

由上式可知，Cres/Cies的比例應(yīng)該越小越好。為了避免柵極驅(qū)動(dòng)的損耗，輸入電容的值也應(yīng)該越小越好。因?yàn)槊桌针娙蓦S著VCE的增大而減小，所以，隨著集電極-發(fā)射極電壓的增大，抑制dv/dt寄生導(dǎo)通的魯棒性能也增加。

好了，以上就是此次的全部?jī)?nèi)容。經(jīng)由小編的介紹，不知道你對(duì)IGBT是否充滿了興趣？如果你想對(duì)它有更多的了解，不妨嘗試在我們的網(wǎng)站里進(jìn)行搜索哦。