IGBT基本参数详解

第一部分IGBT模块静态参数

1，：集射极阻断电压

在可使用的结温范围内，栅极和发射极短路状况下，集射极最高电压。手册里一般为25℃下的数据，随着结温的降低，会逐渐降低。由于模块内外部的杂散电感，IGBT在关断时最容易超过限值。

2，：最大允许功耗

在25℃时，IGBT开关的最大允许功率损耗，即通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率。

其中，为结温，为环境温度。二极管的最大功耗可以用同样的公式获得。

在这里，顺便解释下这几个热阻，

结到壳的热阻抗，乘以发热量获得结与壳的温差；

芯片热源到周围空气的总热阻抗，乘以发热量获得器件温升；

芯片结与PCB间的热阻抗，乘以单板散热量获得与单板的温差。

3，集电极直流电流

在可以使用的结温范围流集射极的最大直流电流。根据最大耗散功率的定义，可以由最大耗散功率算出该值。所以给出一个额定电流，必须给出对应的结和外壳的温度。

)

4，可重复的集电极峰值电流

规定的脉冲条件下，可重复的集电极峰值电流。

5，RBSOA，反偏安全工作区

IGBT关断时的安全工作条件。如果工作期间的最大结温不被超过，IGBT在规定的阻断电压下可以驱使两倍的额定电流。

6，短路电流

短路时间不超过10us。请注意，在双脉冲测试中，上管GE之间如果没有短路或负偏压，就很容易引起下管开通时，上管误导通，从而导致短路。

7，集射极导通饱和电压

在额定电流条件下给出，Infineon的IGBT都具有正温度效应，适宜于并联。

随集电极电流增加而增加，随着增加而减小。

可用于计算导通损耗。根据IGBT的传输特性，

计算时，切线的点尽量靠近工作点。对于SPWM方式，导通损耗由下式获得，

M为调制因数；为输出峰值电流；为功率因数。

第二部分IGBT模块动态参数

1，模块内部栅极电阻

为了实现模块内部芯片的均流，模块内部集成了栅极电阻，该电阻值常被当成总的驱动电阻的一部分计算IGBT驱动器的峰值电流能力。

2，外部栅极电阻

数据手册中往往给出的是最小推荐值，可以通过以下电路实现不同的和。

IGBT驱动器需达到的理论峰值计算如下，

最小的由开通限制，最小的由关断限制，栅极电阻太小容易导致震荡甚至器件损坏。

3，外部栅极电阻

高压IGBT一般推荐以降低栅极导通速度。

4，IGBT寄生电容参数

输入电容及反馈电容（米勒电容）是衡量栅极驱动电路的根本要素，输出电容

限制开关转换过程的，造成的损耗一般可以忽略。

随着变化近似为常量，而随着增大而减小。

接下来深度剖析一下米勒效应

IGBT的输入电容，

其中由栅极和发射极之间绝缘介质决定，是恒定常数；，为栅极、集电极电容，由栅极和基区之间绝缘介质决定，为常数；为耗尽层电容，与耗尽层宽度有关，决定于。在开通过程中，集电极电压逐渐降低，耗尽层宽度降低，增大；当耗尽层消失，将变为无穷大，此时虽然为充电，但却几乎没有电流（

属于并联大电阻），变化很小，即为米勒效应。因为串联，所以米勒电容。

上述的即为米勒电容，当IGBT在开关时，会由于寄生米勒电容而产生米勒平台，即米勒效应。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响非常明显，基于G、C间的耦合，IGBT 关断瞬间会产生很高的瞬态，从而引发升高而导通。

如下图所示，当上管关断时，产生加到下管的米勒电容上，就会产生较大的电流，这个电流流经下管的驱动电路，使下管升高导致下管误导通。

减缓米勒效应的办法，

（1）独立的门极开通和关断电阻

通过减小可以抑制上述现象，但代价是可能引起震荡和二极管击穿。

（2）通过在G、E间增加电容吸收米勒电容的电流，想想都不靠谱！！

（3）增加负向偏压（显然是一种很有效的方法，不解释）。

（4）有源钳位（实际上就是短路）

5，栅极充电电荷

可用来优化栅极驱动电路设计，

驱动电流的平均值，

平均功率

6，开关损耗

这些参数强烈地依赖于栅极驱动电路、电路布局、栅极电阻、母线电压和电流等。

7，结温、热阻和温升

（1）结温是处于电子设备中实际半导体芯片的温度，通常高于外壳温度和器件表面温度，结温可以用以下公式来估计，

（2）热阻，热量在热流路径上遇到的阻力，表明1W热量引起的温升大小，单位，或。用一个简单的类比可以更好地解释热阻，热量相当于电流，温差相当于电压，则热阻相当于电阻。热阻有如下公式成立，

上式是在假设散热片足够大且接触良好的情况下成立的，否则还应写成，

表示壳到散热片的热阻，表示散热片到周围环境的热阻，当散热片面积足够大时可以认为其与环境之间的热阻为0，温度一样。

参照以下例子使用热阻，

IHW40N120R3数据手册中给出25℃下耗散功率429W，而，∴

（3）瞬态热阻抗与热阻

热阻描述了IGBT在稳定状态下的热行为，而热阻抗描述了IGBT瞬态或者短脉冲下的热行为。大部分IGBT实际应用是以一定的占空比进行开关动作，这种条件下，需要热阻加热容的方法描述其等效电路。

以一定占空比（D）的连续脉冲工作状态下的瞬态热阻，为单个脉冲瞬态热阻。

第三部分静态特性

1，静态直流特性

（1）阻断特性（blocking capability）

这个特性用以下两个参数进行表示，集射极击穿电压和漏电流，但因为测试漏电流更加安全，所以常常测试漏电流来表征该特性。

（2）输出特性（transfer characteristics）

采用curve tracer进行测试。

（3）通态电阻（on-state resistance）

从输出特性曲线上进行读取，如下图所示，为给定电流和给定电压下的电阻。

（4）体二极管的传输特性（body diode I-V curves ）

采用curve tracer进行测试。