IGBT基本参数详解讲解

IGBT基本参数详解讲解1.静态参数1.1集射极阻断电压集射极阻断电压是指在可使用的结温范围内，当栅极和发射极短路时，集射极所能承受的最高电压。手册里一般给出的是25℃下的数据，但随着结温的降低，该值会逐渐降低。在关断时，最容易超过该限值。1.2最大允许功耗最大允许功耗是指在25℃时，IGBT开关的最大允许功率损耗，即通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率。其中，结温为芯片结温，环境温度为PCB板的环境温度。二极管的最大功耗可以用同样的公式获得。需要注意的是，结到壳的热阻抗、芯片热源到周围空气的总热阻抗以及芯片结与PCB间的热阻抗都需要乘以发热量才能获得对应的温度差。1.3集电极直流电流集电极直流电流是指在可以使用的结温范围内，流过集射极的最大直流电流。根据最大耗散功率的定义，可以由最大耗散功率算出该值。因此，给出一个额定电流时，必须同时给出对应的结和外壳的温度。1.4可重复的集电极峰值电流可重复的集电极峰值电流是指在规定的脉冲条件下，可重复承受的集电极峰值电流。1.5RBSOA，反偏安全工作区RBSOA是指IGBT关断时的安全工作条件。如果工作期间的最大结温不超过限制，IGBT在规定的阻断电压下可以驱使两倍的额定电流。1.6短路电流短路电流是指短路时间不超过10us的情况下，承受的最大电流。需要注意的是，在双脉冲测试中，上管GE之间如果没有短路或负偏压，就很容易引起下管开通时，上管误导通，从而导致短路。1.7集射极导通饱和电压集射极导通饱和电压是指在额定电流条件下给出的值。Infineon的IGBT都具有正温度效应，适宜于并联。该值随集电极电流的增加而增加，随着温度的升高而减小。该值可用于计算导通损耗。根据IGBT的传输特性，计算时，切线的点尽量靠近工作点。对于SPWM方式，导通损耗由下式获得：M为调制因数，为输出峰值电流，为功率因数。2.动态参数2.1模块内部栅极电阻为了实现模块内部芯片的均流，模块内部集成了栅极电阻。该电阻值常被当成总的驱动电阻的一部分计算IGBT驱动器的峰值电流能力。2.2外部栅极电阻数据手册中往往给出的是最小推荐值，可以通过不同的电路实现不同的和。IGBT驱动器需达到的理论峰值可以通过以下公式计算：最小的由开通限制，最小的由关断限制。栅极电阻太小容易导致震荡甚至器件损坏。2.3高压IGBT的外部栅极电阻高压IGBT一般推荐以降低栅极导通速度。2.4IGBT寄生电容参数输入电容及反馈电容（米勒电容）是衡量栅极驱动电路的根本要素，输出电容则影响IGBT的开关速度。首先，我们来深入探讨一下米勒效应。在IGBT中，输入电容由栅极和发射极之间的绝缘介质决定，是一个恒定的常数；而栅极和基区之间的电容由栅极和集电极之间的绝缘介质决定，也是一个常数。耗尽层宽度取决于电压，当电压增大时，耗尽层宽度会减小。在开关过程中，集电极电压会变为无穷大，此时虽然耗尽层电容会变为充电状态，但却几乎没有电流通过，因此米勒电容属于并联大电阻。由于变化很小，所以称之为米勒效应。米勒效应会在单电源门极驱动的应用中产生影响，因为在IGBT关断瞬间会产生很高的瞬态，从而导致升高而导通。为了减缓米勒效应，有以下几种办法：（1）独立的门极开通和关断电阻；（2）通过在G、E间增加电容吸收米勒电容的电流；（3）增加负向偏压；（4）有源钳位。其中增加负向偏压是一种非常有效的方法。栅极充电电荷可用来优化栅极驱动电路设计，以提高驱动电流的平均值和平均功率。开关损耗这些参数强烈地依赖于栅极驱动电路、电路布局、栅极电阻、母线电压和电流等。在IGBT中，结温是处于电子设备中实际半导体芯片的温度，通常高于外壳温度和器件表面温度。热阻是热量在热流路径上遇到的阻力，表明1W热量引起的温升大小。热阻有一个简单的类比，即热