IGBT單管數據手冊參數解析——下

輸入電容Cies，是Cres同CGE之和，是設計驅動的一個關鍵參數。它在每個開關周期進行充電和放電，它定義了柵極驅動損耗。另一方面，CGE減少了在半橋拓撲中由於電流流過電容Cres而導致的寄生導通的風險。

輸出電容Coes，是Cres同CCE之和。它對EMI有很大的影響，它影響集電極-發射極的dV/dt。

反向傳輸電容Cres，也稱為米勒電容，它決定了IGBT開關時電流和電壓之間的交叉時間，影響著開關損耗。Cres/CGE對集電極-發射極的dV/dt和VGE之間的耦合效應有很大影響，降低該比率可實現快速開關能力，並避免器件不必要的寄生導通。

上圖顯示了典型的柵極電荷曲線，從曲線中可以得到驅動VGE到某一數值所需的QG值。QG是負載電流和集電極-發射極電壓的一個函數。通常情況下，它是針對IC的額定值和不同的VCE值繪製的。

● 內部發射極電感LE

LE是總換流迴路電感的一部分，它通常同關斷電壓過沖和開關損耗有關。因此，該值需要儘量的小，特別是對於在高開關頻率下運行的IGBT。

注意：內部發射極電感上的電壓降無法從外部測量，但在考慮最大關斷電壓過沖時，需要考慮這部分電壓。

開關損耗Eon和Eoff是IGBT開關期間VCE和IC乘積的積分，IGBT的拖尾效應也需考慮在內。

通常情況下，用作測量Eon和Eoff的測試裝置如下圖示，上管IGBT同下管被測IGBT是相同的，即下管被測IGBT關斷後，是由同樣規格的上管IGBT的反並二極體做續流。

對於用於諧振應用的IGBT（電磁爐、變頻微波爐、工業焊機、電池充電），在數據手冊中只包含關斷參數的值。之所以這樣做，是因為這些器件在開通時通常以軟開關方式工作，因此開通參數的值沒有用。

下圖是IHW40N120R5的數據手冊。

由於反並聯二極體在應用中經常充當續流二極體，它的恢復特性對IGBT的開通非常重要，特別是在高開關頻率應用中，其性能受到二極體正向電流IF、正向電流變化率dIF/dt以及工作溫度的強烈影響。

輸出特性表示電壓VCE是IC的函數，它通常在幾個不同柵極電壓VGE下給出。這些曲線取決於結溫，因此在數據表中提供了兩張圖，一張是在室溫25°C時；另一個是在高溫150°C或175°C時。

如果柵極電壓VGE設置在10V以下，負載電流會在某一數值上趨於飽和。為了避免IGBT的飽和，也就是所謂的線性工作區，建議VGE電壓至少為15V。

也應考慮較低柵極電壓的缺點：較高的導通損耗和較高的開關損耗。

tSC定義了IGBT在短路條件下可以承受的，不發生故障的時間。它是在結溫150°C或175°C，柵極電壓VGE=+15V和一定的母線電壓VCC的情況下定義的。該參數的母線電壓通常對於600V/650V的器件是400V，對於1200V的器件是600V。

典型的Ⅰ類短路（指器件在開通前就已經短路）波形如下圖示：

集電極電流在母線電壓和環路電感的影響下迅速上升。之後，它保持在特定柵極電壓下的飽和電流值附近。IGBT上的電壓降與母線電壓相同。因此，在晶片中產生了巨大的功率損耗，導致結溫快速上升。儘管由於較高的結溫，電流略有下降，但功率損耗是非常高的，並會損壞晶片。為了避免IGBT的損壞，在短路過程中，有必要對IGBT進行相應的保護。

一般來說，短路耐受時間因技術而異，它表明了IGBT的耐受程度。請注意，它通常是技術權衡優化的結果。更高的短路耐受時間是通過限制載流子密度以及IGBT的跨導來獲得的。但這將降低開關和導通性能。

● 短路電流ISC

短路電流是為有短路能力的IGBT定義的。

在數據手冊中，下圖顯示了ISC和tSC與柵極電VGE的關係。對於較高的VGE，ISC會增加，而tSC反而會減少，這與輸出特性有關。

請參考☛☛IGBT安全工作區（SOA）知多少

不同殼溫下SOA曲線的計算方法