IGBT基本参数详解讲解

1、第一部分IGBT模块静态参数1,飞：集射极阻断电压在可使用的结温范围内，栅极和发射极短路状况下，集射极最高电压。手册里一般为25c下的数据，随着结温的降低，会逐渐降低。由于模块内外部的杂散电感，IGBT在关断时耳坪最容易超过限值。2,凡皿：最大允许功耗在25c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。Ptat=Ovi-其中，T药为结温，比为环境温度。二极管的最大功耗可以用同样的公式获得。在这里，顺便解释下这几个热阻，结到壳的热阻抗，乘以发热量获得结与壳的温差；R5H芯片热源到周围空气的总热阻抗，乘以发热量获得器件温升；Rthjb芯片Z与PCB间的热阻抗，乘以单

2、板散热量获得与单板的温差。3, Q加工集电极直流电流在可以使用的结温范围流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。所以给出一个额定电流，必须给出对应的结和外壳的温度。.1：1，：:。:丁卜)二1一小：斤.)4, 1可重复的集电极峰值电流规定的脉冲条件下，可重复的集电极峰值电流。5, RBSOA,反偏安全工作区IGBT关断时的安全工作条件。如果工作期间的最大结温不被超过，IGBT在规定的阻断电压下可以驱使两倍的额定电流。6, 1短短路电流短路时间不超过10us。请注意，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

3、短路。7, 小即机集射极导通饱和电压Kesm在额定电流条件下给出，Infineon的IGBT都具有正温度效应，适宜于并联。却,随集电极电流增加而增加，随着增加而减小。可用于计算导通损耗。根据IGBT的传输特性,"ce="'TO小R坐X【c脸一噩计算时，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,P=1M为调制因数；1p为输出峰值电流；83中为功率因数。第二部分IGBT模块动态参数1, Rq；入丁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, 1*咕外部栅

4、极电阻Rg=R2数据手册中往往给出的是最小推荐值，可以通过以下电路实现不同的Rgw和Rgofe。Thiaisjustanexample.Ther«areelatofdreuttorealiseitIGBT驱动器需达到的理论峰值计算如下，_CEaffBP93fc=二十%即最小的Aeon由开通由/dt限制，最小的比口述由关断du/dt限制，栅极电阻太小容易导致震荡甚至器件损坏。3,C喜外部栅极电阻高压IGBT一般推荐C鸵以降低栅极导通速度。4,IGBT寄生电容参数Cm随着“E变化近似为常量，而Gqe随着%e增大而减小。接下来深度剖析一下米勒效应输入电容c如工及反馈电容1时（米勒电容）是衡

5、量栅极驱动电路的根本要素，输出电容c%郃艮制开关转换过程的dv/dt,Cks造成的损耗一般可以忽略。IGBT的输入电容,di/dtdv/dtdi/dtdv/dt其中Qe由栅极和发射极之间绝缘介质决定，是恒定常数；J=%+Cdap,%为栅极、集电极电容，由栅极和基区之间绝缘介质决定，为常数；C加为耗尽层电容，与耗尽层宽度有关，决定于%。在开通过程中，集电极电压逐渐降低，耗尽层宽度降低，C*p增大；当耗尽层消失，将变为无穷大，此时虽然%阖0m为充电，但7三却几乎没有电流(Cm属于并联大电阻)，变化很小，即为米勒效应。因为“、白日蚱串联，所以米勒电谷比CKt。上述的Cem即为米勒电容，当IGBT在开

6、关时，会由于寄生米勒电容而产生米勒平台，即米勒效应。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响非常明显，基于G、C间的耦合，IGBT关断瞬间会产生很高的瞬态dn/dt,从而引发出日升高而导通。如下图所示，当上管关断时，产生du/dt加到下管的米勒电容上，就会产生较大的电流,这个电流流经下管的驱动电路，使下管/e升高导致下管误导通。+HVDC减缓米勒效应的办法,(1)独立的门极开通和关断电阻通过减小Rqgff可以抑制上述现象，但代价是可能引起震荡和二极管击穿。(2)通过在G、E间增加电容吸收米勒电容的电流，想想都不靠谱！(3)增加负向偏压(显然是一种很有效的方法，不解释)。(4)有源钳位(实际上就是短

7、路)5,Qc栅极充电电荷可用来优化栅极驱动电路设计,驱动电流的平均值，1U=3乂8电+Grb'I%)平均功率P4=而十Pd(off)='u黑(QEctiQmxI/')Pd%*5琴6,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。7,结温、热阻和温升(1)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，结温可以用以下公式来估计，(2)热阻，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，单位弋/W,或如面。用一个简单的类比可以更好地解释热阻，热量相当于电流，温差相当于电压，则热阻相当于电阻。热阻有如下公式

8、成立，上式是在假设散热片足够大且接触良好的情况下成立的，否则还应写成，Tcmax=一Rthjr?+Rrh时+Rtiis。"PR5c表示壳到散热片的热阻，Rth表示散热片到周围环境的热阻，当散热片面积足够大时可以认为其与环境之间的热阻为0,温度一样。参照以下例子使用热阻，IHW40N120R3数据手册中给出25c下耗散功率429W,而R西证=Q35K/W,，%=429*0.35+25*175frC(3)瞬态热阻抗七与热阻Rfch热阻描述了IGBT在稳定状态下的热行为，而热阻抗描述了IGBT瞬态或者短脉冲下的热行为。大部分IGBT实际应用是以一定的占空比进行开关动作，这种条件下，需要热阻

9、加热容的方法描述其等效电路。以一定占空比(D)的连续脉冲工作状态下的瞬态热阻，为单个脉冲瞬态热阻。=Rthjg(1一日工)1RtftjeCthjf电=区喇(?口+(1D)S回Changs*与injunctiontemperan.jrf1rfsp？cttoconductiontime第三部分静态特性1,静态直流特性(1)阻断特性(blockingcapability)这个特性用以下两个参数进行表示，%-集射极击穿电压和Ls漏电流，但因为测试漏电流更加安全，所以常常测试漏电流来表征该特性。(2) 输出特性(transfercharacteristics)采用curvetracer进行测试。(3) 通态电阻(on-stateresistance)从输出特性曲线上进行读取，如下图所示，为给定电流I和给定电压下的电阻。(4)体二极管的传输特性