IGBT模块的工作原理及特性

IGBT 模块的结构和工作原理

IGBT 是通过栅极驱动电压来控制的开关晶体管，工作原理同MOSFET 相似，区别在于IGBT 是电导调制来降低通态损耗。

IGBT 模块的额定值和特性

a.最大额定值
额定值是IGBT，IPM 模块运行的绝对保证,所谓最大值是器件的极值,在任何情况下都不能超过其范围.

VCES 集电发射极阻断电压 栅极-发射极短路时,允许的断态集-发极最高电压.
VGES 栅极-发射极电压 集-发短路时,允许的栅极-发射极最高电压.
IC 集电极电流 最大直流电流
ICM 集电极峰值电流 集电极极值
IE FWD 电流 最大允许FWD 直流电流
IEM 续流二极管峰值电流 最大允许FWD 峰值电流
PC 集电极功耗 TC=25 度的情况下,每个IGBT 开关最大也许的功率损耗.
Tj 结温 工作期间IGBT 的结温
Tstg 储存温度 无电源供应下的允许温度
Viso 绝缘电压 基片与模块间最大绝缘电压.
a. 电气特性
ICES 集电极-发射极漏电流 VCE=VCES 和栅极-发射极短路条件下的IC
VGE(th) 栅极-发射极阈值电压 VCE=10V 的条件下,栅极发射极电压.
IGES 栅极-发射极漏电流 VGE=VGES 和集电极-发射极短路条件下IG
VCE(sat) 集电极-发射极饱和压降 IGBT 的通态电压
Cies 输入电容 集电极-发射极短路条件下栅极-发射极电容
Coes 输出电容 栅极-发射极短路条件下集电极-发射极电容
QG 栅极总电荷 VC=0.5 或0.6Vces;额定IC；VGE=15V 条件下的栅极总电荷。
Id(on) 开通延迟时间 开关时间
tr(on) 开通上升时间 开关时间
Tf 关断下降时间 开关时间
Td(off) 关断延迟时间 开关时间
VEC FWD 正向电压 在额定电流下的续流二极管正向电压
Trr FWD 恢复时间 换流时续流二极管反向电压
Qrr FWD 反向恢复电荷 额定电流和di/dt=-1EM/us 下，续流二极管反向恢复电荷。
c.热阻
符号 参数 定义
Rth(j-c) 结对外壳的热阻 每个开关管，结同外壳之间的热阻最大值。
Rth(c-f) 接触热阻 每个开关管外壳与散热器之间的热阻最大值。

特性曲线

a. 输出特性
IGBT 的输出特性是指在一定的VGE 值下，产生某一特定的IC 同VCE 的相互关系。

b. 饱和特性
VCE(sat)IGBT 饱和压降是结温，集电极电流和栅极-发射极的函数。VGE 的增加会加大沟道的电导，从而降低VCE（sat）.

c. 开关特性

开关时间：Ton=td(on)+tr ;Toff=td(off)+tf;