IGBT的锁定效应和安全工作区

igbtigbt 的锁定效应和安全工作区的锁定效应和安全工作区 1 锁定效应 igbt 为四层结构 体内存在一个寄生晶体管 其等效电路 如图 1 所示 在 v2 的基极与发射极之间并有一个扩展电阻 rb 在此电阻上 p 型体区的横向空穴会产生一定压降 对 j3 结来说 相当于一个正偏电流范围内 这个正偏置电压不大 对 v2 不起作用 当 id 大到一定程度时 该正偏置电压足以使 v2 开通 进而使 v2 和 v3 处于饱和状态 于是寄生晶体管开通 栅极失去对集电极电流的控制作用 这就是所谓的 igbt 的静态 锁定效应 igbt 发生锁定效应后 漏极电流增大 造成过高功 耗 导致损坏 可见 漏极电流有一个临界值 idm 当 idgt idm 时便会产生锁定效应 具有寄生晶体管的 igbt 等效电路在 igbt 关断的动态过程 中 假若 dvds dt 过高 那么在 j2 结中引起的位移电流会增大 当该电流流过体区扩展电阻 rb 时 也可产生足以使晶体管 v2 开通的正向偏置电压 满足寄生晶体管开通锁定的条件 形成 动态锁定效应 为此 在应用中必须防止 igbt 发生锁定效应 为此可限制 idm 值 或用加大栅极电阻 rg 的办法延长 igbt 关 断时间 以减少 dvds dt 值 值得指出的是 动态锁定效应允许 的漏极电流比静态锁定所允许的要小 igbt 器件提供的 id 值 是按动态锁定效应所允许的最大漏极电流来确定的 锁定效应 曾限制 igbt 电流容量提高 这个问题在 20 世纪 90 年代中后 期开始逐渐解决 即将 igbt 与反并联的快速二极管封装在一起 制成模块 成为逆导器件 2 安全工作区 安全工作区 soa 反映了一个功率器件同时承受一定电压 和电流的能力 igbt 的安全工作区可以分为三个主要区域 1 正向导通 正向偏置安全工作区 fbsoa 这部分安全工 作区是指电子和空穴电流在导通瞬态时流过的区域 在 lc 处于 饱和状态时 igbt 所能承受的最大电压是器件的物理极限 igbt 开通时的正向偏置安全工作区由 电流 电压和功耗三条边 界极限包围而成 最大集电极电流 最大集电极 发射极间电 压和最大集电极功耗 最大集电极电流 icmax 是根据避免动 态锁定效应而设定的 最大集电极 发射极电压 vcemax 是由 igbt 中晶体管 v2 的击穿电压所确定 最大功耗则是由最高允 许结温所决定 导通时间越长 发热越严重 安全工作区则越 窄 2 反向偏置安全工作区 reverse bias safe operation area rbsoa 由反向最大集电极电流 最大集电极 发射极间 电压和最大允许电压上升率 dvce dt 确定 这个区域表示栅偏 压为零或负值但因空穴电流没有消失 丽 存在时的关断瞬态 igbt 的反向偏置安全工作区如图 2b 所示 它随 igbt 关断时的 dvce dt 而改变 dvce dt 越高 rbsoa 越窄 3 短路安全工作区 短路安全运行 short circuit safe operation area scsoa scsoa 是在电源电压条件下接通器 件后 所测得的驱动电路控制被测试器件的时间最大值 在设计缓冲电路时要保证使关断