IGBT转移特性曲线、过电压损坏和静电损坏分析

在这篇文章中，小编将为大家带来IGBT的相关报道。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、IGBT转移特性曲线分析

IGBT的转移特性曲线是指输出集电极电流IC与栅极-发射极电压VGE之间的关系曲线。

为了便于理解，这里我们可通过分析MOSFET来理解IGBT的转移特性。

当VGS=0V时，源极S和漏极D之间相当于存在两个背靠背的pn结，因此不论漏极-源极电压VDS之间加多大或什么极性的电压，总有一个pn结处于反偏状态，漏、源极间没有导电沟道，器件无法导通，漏极电流ID为N+PN+管的漏电流，接近于0。

当0<vgs<vgs（th）时< span="" style="margin: 0px; padding: 0px;">，栅极电压增加，栅极G和衬底p间的绝缘层中产生电场，使得少量电子聚集在栅氧下表面，但由于数量有限，沟道电阻仍然很大，无法形成有效沟道，漏极电流ID仍然约为0。

当VGS≥VGS（th）时，栅极G和衬底p间电场增强，可吸引更多的电子，使得衬底P区反型，沟道形成，漏极和源极之间电阻大大降低。此时，如果漏源之间施加一偏置电压，MOSFET会进入导通状态。在大部分漏极电流范围内ID与VGS成线性关系，如下图所示。

这里MOSFET的栅源电压VGS类似于IGBT的栅射电压VGE，漏极电流ID类似于IGBT的集电极电流IC。IGBT中，当VGE≥VGE（th）时，IGBT表面形成沟道，器件导通。

二、IGBT模块过电压损坏和静电损坏分析

IGBT在关断时，由于逆变电路中存在电感成分，关断瞬间产生尖峰电压，如果尖峰电压超过IGBT器件的最高峰值电压，将造成IGBT击穿损坏。IGBT过 电压损坏可分为集电极栅极过电压、栅极-发射极过电压、高du/dt过压电等。大多数过电压保护的电路设计都比较完善，但是对于由高du/dt所导致的过电压故障，基本上都是采用无感电容或者RCD结构吸收电路。由于吸收电路设计的吸收容量不够而造成IGBT损坏，对此可采用电压钳位，往往在集电极-栅极两端并接齐纳二极管，采用栅极电压动态控制，当集电极电压瞬间超过齐纳二极管的钳位电压时，超出的电压将叠加在栅极上(米勒效应起作用)，避免了IGBT因受集电极发射极过电压而损坏。

采用栅极电压动态控制可以解决过高的du/dt带来的集电极发射极瞬间过电压问题，但是它的弊端是当IGBT处于感性负载运行时，半桥结构中处于关断的IGBT，由于其反并联二极管(续流二极管)的恢复，其集电极发射极两端的电压急剧上升，从而承受瞬间很高的du/dt。多数情况下，该du/dt值要比IGBT正常关断时的集电极发射极电压上升率高，由于米勒电容( Cres)的存在，该du/dt值将 在集电极和栅极之间产生一个 瞬间电流，流向栅极驱动电路。该电流与栅极电路的阻抗相互作用，直接导致栅极-发射极电压UGE值的升高，甚至超过IGBT的开通门限电压VGEth值。出现恶劣的情况就是使IGBT被误触发导通，导致变换器的桥臂短路。

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