大年夜功率IGBT击穿缺点剖析及驱动保护电路设计

来源:原创   2020-04-04 01:56  编辑:admin  人气:

  作者: 张广智 王琳琳 赵伟华 张伟光 李全熙

  摘 要:该文经过对IGBT构成的H桥在大年夜功率高速开关条件下停止少量试验,列举了IGBT爆发击穿缺点的多种启事,联合IGBT器件的结构剖析其击穿过程及击穿表现,并经过计算提出了一种输入波形动摇的IGBT驱动电路和响应的保护电路。

  关键词:击穿 驱动 保护

  中图分类号:O 453 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(b)-00-02

  今朝,大年夜功率电源技巧的开展向着小型、高频标的目标迈进,其功率开关局部多采取IGBT来完成,然则因为功率的增大年夜、开关频率的增高及装备体积的减小,使得IGBT爆发击穿乃至炸管的缺点率清晰添加,该文经过使IGBT任务在500 V/10 KHz条件下停止的各项试验,对分歧启事招致的击穿现象停止剖析总结,论述了分歧状况下击穿的基本启事及表现方法,提出了一种IGBT驱动保护电路,经实践验证,此电路运迁移转变摇,保护举措快速有效。

  IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)构成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,具有载流密度大年夜,开关速度快,驱动功率小而饱和压降低的长处。十分适宜应用于直流电压为600 V及以上的大年夜功率逆变系统,在工业范围有着遍及的应用。

  1 击穿启事剖析

  因为该器件经常应用于大年夜功率及开关速度快的场合,因此爆发击穿乃至炸管的概率十分高,究其基本击穿启事有以下三点:过压击穿、过流击穿、过温击穿。

  1.1 过压击穿

  惹起过压击穿的启事有很多,比如负载、线路、元器件的散布电感的存在,招致IGBT在由导通形状关断时,电流Ic突然变小,将在IGBT的c、e两头发生很高的浪涌尖峰电压Uce=L×dic/dt,此电压若大年夜于IGBT的耐压值,则会击穿IGBT;其余,静电、负载变更、电网的动摇、驱动电路掉效开路和外部电磁搅扰都能够惹起电压击穿。

  过压击穿分为两个步调:(1)IGBT的雪崩击穿;(2)IGBT短路。

  第一步:雪崩击穿,当IGBT的栅极电压为零或负时,处于正向阻断形状,此时若IGBT接受外部阻断电压较高,耗尽层的电场强度随电压降低而降低,就会在耗尽层发生少量的电子和空穴,当电场强度超越临界值时,外部阻断电压会使中性区界限漂移出去的载流子减速取得很高的动能,这些高能载流子在空间电荷区与点阵原子碰撞时使之电离,发生新的电子-空穴对。更生的电子-空穴统一刻被强电场离开并沿相反标的目标减速,进而取得足够动能使其余的点阵原子电离,发生更多的电子-空穴对,载流子在空间电荷区倍增下去,反向电流敏捷增大年夜,爆发雪崩击穿,直至PN 结破坏。这个使得PN 结电场增强莅临界值的外部电压称为IGBT的雪崩击穿电压。

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