電子電路|IGBT特性曲線詳細分析-KIA MOS管

IGBT特性曲線解讀

通態特性

通態壓降：隨著IGBT器件技術的發展,IGBT的通態壓降越來越小，從而使其電流密度越來越高。

但是注意，器件給出的通態飽和壓降是有一定條件的。如GA75TS60U,其飽和壓降最大為1.7V,是在Vge=15V,Ic=75A,Tj=25℃條件下得到的。此時器件的通態損耗是:

IGBT特性曲線

IGBT特性曲線：可見Vce(on)在實際應用中是個變量,從而使得器件損耗不同。其值與集電極電流Ic,器件結溫Tj,以及柵極電壓有關。請參看圖2、圖3、圖5。負載電流與頻率的關系曲線見圖1。

通態電流

通常廠家給出器件外殼溫度為環境溫度時的最大連續集電極電流,即Tc=25℃時，Ic電流。如CA75TS60U,其在25℃時的最大連續集電極電流為75A,但當器件殼溫升至100℃時,其最大連續集電極電流降至60A,參看圖4。

器件通過電流能力取決于最終器件結溫是否超過器件所允許的最大結溫。為了簡化,不考慮接觸熱阻,則結到環境的熱阻為:

IGBT特性曲線

式中 Pd為器件的損耗,包括通態損耗和開關損耗。

IGBT特性曲線

由式(5)知,器件通流能力與器件熱阻、散熱器熱阻、功耗以及環境溫度有關,參見圖6。

器件功耗由通態損耗、斷態損耗、開通損耗和關斷損耗組成。通態損耗前面已經講過，斷態損耗可以忽略，開通損耗和關斷損耗則與器件開關速度、驅動器能力、開關電流、開關電壓和開關頻率有關。與功率場效應管相比, IGBT的開關速度相對較慢,其開關損耗占總損耗的50% ~70%。

IGBT特性曲線

IGBT特性曲線：參見圖1，在電路結構、器件開關電壓、電流和結殼溫差一定的條件下，器件所通電流的有效值隨開關頻率的增加而減小。如果要求結殼溫差更小，則電流有效值降低。

即隨著開關頻率的增加，開關損耗也增加，引起結溫升高。為了保持結溫不變，必須降低開關電流。

可見，不能簡單地定義IGBT模塊能通多大的電流。如果在設計中選擇了1個開關速度快、通態壓降小、芯片面積大的IGBT模塊，用于較小的電流下運行，從傳統的電流定義看，似乎損失較大，但你將得到的是低的功率損耗、小的散熱器體積(同樣結溫下)、低的運行溫度和高可靠性(同樣散熱器下)。因此，應靈活使用IGBT模塊和綜合評價一個設計的好壞。