IGBT Modules

IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。使用中當IGBT模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時，開關損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。特別是用作高頻開關時，由于開關損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應該降等使用。

IGBT Modules 在使用中的注意事項

由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點:在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后，再觸摸;在用導電材料連接模塊驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊;盡量在底板良好接地的情況下操作。

在應用中有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。

此外，在柵極-發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過。這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。

在使用IGBT的場合，當柵極回路不正?；驏艠O回路損壞時(柵極處于開路狀態(tài))，若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。

在安裝或更換IGBT模塊時，應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風扇，當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查，一般在散熱片上靠近 IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器，當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。

一般保存IGBT模塊的場所，應保持常溫常濕狀態(tài)，不應偏離太大。常溫的規(guī)定為5~35℃ ，常濕的規(guī)定在45~75%左右。在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機加濕;盡量遠離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合;在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應放在溫度變化較小的地方;保管時，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物;裝IGBT模塊的容器，應選用不帶靜電的容器。

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為 PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關速度快的優(yōu)點，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術中得到了越來越廣泛的應用，在較高頻率的大、中功率應用中占據(jù)了主導地位。

一個理想的 igbt 驅(qū)動器應具有以下基本性能: (1)動態(tài)驅(qū)動能力強 ,能為 igbt 柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖。當 igbt 在硬開關方式下工作時 ,會在開通及關斷過程中產(chǎn)生較大的開關損耗。這個過程越長 ,開關損耗越大。器件工作頻率較高時 ,開關損耗甚至會大大超過 igbt 通態(tài)損耗 ,造成管芯溫升較高。 這種情況會大大限制 igbt 的開關頻率和輸出能力 ,同時對 igbt的安全工作構(gòu)成很大威脅。 igbt的開關速度與其柵極控制信號的變化速度密切相關。igbt 的柵源特性呈非線性電容性質(zhì) ,因此 ,驅(qū)動器須具有足夠的瞬時電流吞吐能力 ,才能使 igbt 柵源電壓建立或消失得足夠快 ,從而使開關損耗降至較低的水平。 另一方面 ,驅(qū)動器內(nèi)阻也不能過小 ,以免驅(qū)動回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩。同時 ,過短的開關時間也會造成主回路過高的電流尖峰 ,這既對主回路安全不利 ,也容易在控制電路中造成干擾。 ( 2) 能向 igbt提供適當?shù)恼驏艍?。 igbt導通后的管壓降與所加柵源電壓有關 ,在漏源電流一定的情況下 , u 越高 , u 就越低 ,gs ds器件的導通損耗就越小 ,這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是 并非越高越好 一般, ugs ,不允許超過 原因是一旦發(fā)生過流或短路20v , ,柵壓越高 則電流幅值越高 損壞的可能, ,igbt性就越大。通常 ,綜合考慮取 +15v 為宜。 (3) 能向 igbt 提供足夠的反向柵壓。在igbt關斷期間 ,由于電路中其它部分的工作 ,會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號。這些信號輕則會使本該截止的 igbt 處于微通狀態(tài) ,增加管子的功耗 ,重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)。因此 ,最好給應處于截止狀態(tài)的igbt加一反向柵壓(幅值一般為 5~15v) ,使igbt在柵極出現(xiàn)開關噪聲時仍能可靠截止。 (4)有足夠的輸入輸出電隔離能力。在許多設備中 與工頻電網(wǎng)有直接電聯(lián)系 而,igbt ,控制電路一般不希望如此。另外許多電路(如橋式逆變器)中的 的工作電位差別很大igbt ,也不允許控制電路與其直接耦合。因此 驅(qū)動,器具有電隔離能力可以保證設備的正常工作 ,同時有利于維修調(diào)試人員的人身安全。但是 ,這種電隔離不應影響驅(qū)動信號的正常傳輸。 (5) 具有柵壓限幅電路 ,保護柵極不被擊穿。igbt柵極極限電壓一般為 ±20v ,驅(qū)動信號超出此范圍就可能破壞柵極。(6)輸入輸出信號傳輸無延時。這一方面能夠減少系統(tǒng)響應滯后 ,另一方面能提高保護的快速性。 (7)電路簡單 ,成本低。 (8) igbt損壞時 ,驅(qū)動電路中的其它元件不會隨之損壞。igbt燒毀時 ,集電極上的高電壓往往會通過已被破壞的柵極竄入驅(qū)動電路 ,從而破壞其中的某些元件。 由于 igbt 承受過流或短路的能力有限 ,故 igbt驅(qū)動器還應具有如下功能: (9)當 igbt處于負載短路或過流狀態(tài)時 ,能在 igbt允許時間內(nèi)通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流 ,實現(xiàn) igbt 的軟關斷。其目的是避免快速關斷故障電流造成過高的 di/ dt。 在雜散電感的作用下 ,過高的 di/ dt 會產(chǎn)生過高的電壓尖峰 ,使 igbt 承受不住而損壞。同理 ,驅(qū)動電路的軟關斷過程不應隨輸入信號的消失而受到影響 ,即應具有定時邏輯柵壓控制的功能。當出現(xiàn)過流時 ,無論此時有無輸入信號 ,都應無條件地實現(xiàn)軟關斷。 在各種設備中 ,二極管的反向恢復、電磁性負載的分布電容及關斷吸收電路等都會在igbt開通時造成尖峰電流。驅(qū)動器應具備抑制這一瞬時過流的能力 ,在尖峰電流過后 ,應能恢復正常柵壓 ,保證電路的正常工作。 (10)在出現(xiàn)短路、過流的情況下 ,能迅速發(fā)出過流保護信號 ,供控制電路進行處理。

將萬用表撥在R×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT 的集電極(C)，紅表筆接IGBT 的

發(fā)射極(E)，此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極(G)和集電

極(C)，這時IGBT 被觸發(fā)導通，萬用表的指針擺向阻值較小的方向，并能站住

指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下柵極(G)和發(fā)射極(E)，這時

IGBT 被阻斷，萬用表的指針回零。此時即可判斷IGBT 是好的。