IGBT靜態參數詳情

工程師們在選型IGBT模塊時，無一例外要看datasheet，那么規格書中標注的哪些參數需要重點關注？這些參數代表什么意義？對功率驅動的設計有什么幫助嘞？

今天就跟大家一起來討論這個東西。

以當下車規級IGBT常用的六合一模塊為例，規格書中的參數可以分為兩大類：

參數分類

分為靜態參數和動態參數，需要特別注意的是，區分開這些參數代表芯片還是模塊很重要，舉個栗子，手冊中給出的Vcesat一般是芯片值，不包含導線壓降，而實際測試中往往把導線壓降一起測進去。

正所謂由淺入深，今天先討論靜態參數

（1）VCES：集電極-發射極阻斷電壓

在可使用的結溫范圍內，IGBT關斷狀態下，C、E能承受的最高電壓

給出的是25℃結溫條件下的VCES，隨著溫度的降低，該值會有所降低，datasheet中一般會給出VCES隨溫度變化的曲線

結合上一篇文章反偏安全工作區RBSOA的介紹，更能透徹理解該參數

（2）IC nom：集電極直流電流

在可使用的結溫范圍內流過集電極-發射極的最大直流電流。

老規矩，重要的話說前頭：沒有規定溫度條件的額定電流是無意義的，是耍流氓的，定義該值時，一定要給出對應的殼溫Tc（直接水冷對應的是冷卻水溫Tf）和允許結溫Tvj，看下邊datasheet中數據

該值的計算公式：

其中Rthjc是結殼熱阻，Tvj和Tc分別是芯片結溫和模塊殼溫。

該公式的來歷愛動手的小伙伴自行百度“熱阻”關鍵字。

上邊公式中，VCEsat @ IC 均是未知，可通過一些迭代獲取，考慮到器件容差，計算時可以用Vcesat的最大值來計算，代入上述公式，計算的結果一般比手冊上高。

需要特別注意：上邊參數只是衡量IGBT通直流能力，僅作為選型參考，因為IGBT一般的工作狀態為持續開關，而不是持續直流。因此，考慮IGBT的開關狀態輸出能力時，須綜合考慮開關損耗、導通損耗、熱阻參數、允許最大結溫等

（3）Ptot：最大允許功耗

通過結到殼的熱阻所允許的最大耗散功率，理解起來很簡單，給出允許最大結溫Tvj和殼溫Tc，以及結殼熱阻Rthjc，很容易由定義熱阻的公式算出：

其中△T=Tvj-Tc

Tips：通過IC nom和Ptot的概念可以看出，定義電流和功率時不得不考慮的因素是溫度，因此在實際應用中，衡量器件通流能力僅參考規格書是遠遠不夠的，要結合使用環境的散熱條件，綜合評估器件能力。

（4）ICRM：可重復集電極峰值電流

IGBT在短時間內可以超過額定電流，手冊里定義為規定的脈沖條件下可重復的集電極峰值電流。

理論上，該值可以根據定義的過電流持續時間、允許耗散功率和瞬態熱阻Zth計算獲得，但是，理論計算值并沒有把綁定線、母排和電氣連接的影響考慮在內（主要是雜散電感的影響），因此，手冊給出的數值比計算的理論值要低很多，它是綜合考慮功率模塊的實際限制規定的安全工作區，如下圖

RBSOA

（5）ISC：短路電流

下圖中的短路電流分別是在25℃和最大允許結溫175℃的條件下測得，可以認為是IGBT的短路安全工作區。

說明：Tvj=175℃，下表條件下，施加寬度3us的脈沖，IGBT電流約達到3900A，這樣的測試是安全可重復的。

IGBT的短路特性對應用參數依賴較高，例如溫度、雜散電感、短路路徑阻抗以及驅動電路等，下圖是典型的短路測試波形

圖片來源：PI公開資料

解讀：

1、短路時電流迅速上升，斜率取決于母線電壓和線路雜散電感；

2、短路電流達到數倍額定電流水平時不再上升，IGBT進入退飽和狀態，Vce電壓處于高水平；

3、此時IGBT芯片功耗很大，溫度急速上升，電流會隨之略有減小；

4、在規定的管段時間tsc內，必須關閉IGBT，否則極易燒壞。

（6）Vcesat：集電極-發射極飽和電壓

一定條件下（Vge、Tvj），C和E之間的飽和電壓值。datasheet上一般會給出額定電流條件下的該值

該值主要對導通損耗有較大的影響

Vge固定，不同Tvj下Ic與Vce之間轉換關系

可以看出，一定電流以內（紅框），Vcesat呈負溫度系數特性，超過該電流，Vcesat呈正溫度系數特性，因此，負載較大時正溫度系數特性有利于IGBT的并聯應用

溫度Tvj固定，不同Vge下Ic與Vce之間轉換關系

很容易看出，隨著Vge的增大，Vcesat呈減小的趨勢。因此，在實際使用中，不推薦使用太小的Vge，會顯著增加IGBT的導通損耗和開關損耗值

小結

靜態參數暫時就說到這里，后邊將會是大家比較關注的動態參數，包含柵極電阻、柵極電容、寄生電容、門極電荷、開關時間特性、開關損耗等；

壹芯微科技針對二三極管,MOS管作出了良好的性能測試，應用各大領域，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經理給您精準的報價以及產品介紹