電子電路|IGBT特性曲線(xiàn)詳細分析-KIA MOS管

IGBT特性曲線(xiàn)解讀

通態(tài)特性

通態(tài)壓降：隨著(zhù)IGBT器件技術(shù)的發(fā)展,IGBT的通態(tài)壓降越來(lái)越小，從而使其電流密度越來(lái)越高。

但是注意，器件給出的通態(tài)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(shí)器件的通態(tài)損耗是:

IGBT特性曲線(xiàn)

IGBT特性曲線(xiàn)：可見(jiàn)Vce(on)在實(shí)際應用中是個(gè)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(guān)。請參看圖2、圖3、圖5。負載電流與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

通態(tài)電流

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

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

IGBT特性曲線(xiàn)

式中 Pd為器件的損耗,包括通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗。

IGBT特性曲線(xiàn)

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(huán)境溫度有關(guān),參見(jiàn)圖6。

器件功耗由通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗、開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗組成。通態(tài)損耗前面已經(jīng)講過(guò)，斷態(tài)損耗可以忽略，開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗則與器件開(kāi)關(guān)速度、驅動(dòng)器能力、開(kāi)關(guān)電流、開(kāi)關(guān)電壓和開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)。與功率場(chǎng)效應管相比, IGBT的開(kāi)關(guān)速度相對較慢,其開(kāi)關(guān)損耗占總損耗的50% ~70%。

IGBT特性曲線(xiàn)

IGBT特性曲線(xiàn)：參見(jiàn)圖1，在電路結構、器件開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的增加，開(kāi)關(guān)損耗也增加，引起結溫升高。為了保持結溫不變，必須降低開(kāi)關(guān)電流。

可見(jiàn)，不能簡(jiǎn)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(gè)開(kāi)關(guān)速度快、通態(tài)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(jià)一個(gè)設計的好壞。