IGBT失效原因

2021-03-04 04:12:47 字數 1060 閱讀 5509

1、過熱容易損壞集電極,電流過大引起的瞬時過熱及其主要原因,是因散熱不良導致的持續過熱均會使igbt損壞。如果器件持續短路 ,大電流產生的功耗將引起溫公升,由於晶元的熱容量小,其溫度迅速上公升,若晶元溫度超過矽本徵溫度,器件將失去阻斷能力,柵極控制就無法保護,從而導致igbt失效。實際應用時,一般最高允許的工作溫度為125℃左右。

2、超出關斷安全工作區引起擎住效應而損壞。擎住效應分靜態擎住效應和動態擎住效應。igbt為pnpn4層結構, 因體內存在乙個寄生閘流體,當集電極電流增大到一定程度時,則能使寄生閘流體導通,門極失去控制作用,形成自鎖現象,這就是所謂的靜態擎住效應。

igbt發生擎住效應後,集電極電流增大,產生過高功耗,導致器件失效。動態擎住效應主要是在器件高速關斷時電流下降太快,dvce/dt很大,引起較大位移電流,也能造成寄生閘流體自鎖。

3、瞬態過電流igbt在執行過程中所承受的大幅值過電流除短路、直通等故障外,還有續流二極體的反向恢復電流、緩衝電容器的放電電流及雜訊干擾造成的尖峰電流。這種瞬態過電流雖然持續時間較短,但如果不採取措施,將增加igbt的負擔,也可能會導致igbt失效 。

4、過電壓造成集電極發射極擊穿或造成柵極發射極擊穿。

igbt保護方法

當過流情況出現時,igbt必須維持在短路安全工作區內。igbt承受短路的時間與電源電壓、柵極驅動電壓以及結溫有密切關係。為了防止由於短路故障造成igbt損壞,必須有完善的檢測與保護環節。

一般的檢測方法分為電流感測器和igbt欠飽和式保護。

1、立即關斷驅動訊號

在逆變電源的負載過大或輸出短路的情況下,通過逆變橋輸入直流母線上的電流感測器進行檢測。當檢測電流值超過設定的閾值時,保護動作封鎖所有橋臂的驅動訊號。這種保護方法最直接,但吸收電路和箝位電路必須經特別設計,使其適用於短路情況。

這種方法的缺點是會造成igbt關斷時承受應力過大,特別是在關斷感性超大電流時, 必須注意擎住效應。

2、先減小柵壓後關斷驅動訊號

igbt的短路電流和柵壓有密切關係,柵壓越高,短路時電流就越大。在短路或瞬態過流情況下若能在瞬間將vgs分步減少或斜坡減少,這樣短路電流便會減小下來,長允許過流時間。當igbt關斷時,di/dt也減小。

限制過電流幅值。

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