IGBT的锁定效应和安全工作区.docx

IGBT的锁定效应和安全工作区     1.锁定效应IGBT为四层结构，体内存在一个寄生晶体管，其等效电路如图1所示。在V2的基极与放射极之间并有一个扩展电阻Rb，在此电阻上，P型体区的横向空穴会产生肯定压降，对J3结来说，相当于一个正偏电流范围内，这个正偏置电压不大，对V2不起作用，当Id大到肯定程度时，该正偏置电压足以使V2开通，进而使V2和V3处于饱和状态，于是寄生晶体管开通，栅极失去对集电极电流的掌握作用，这就是所谓的IGBT的静态锁定效应，IGBT发生锁定效应后，漏极电流增大，造成过高功耗，导致损坏。可见，漏极电流有一个临界值Idm，当Idgt; Idm时便会产生锁定效应。  具有寄生晶体管的IGBT等效电路在IGBT 关断的动态过程中，假如dvds/dt过高，那么在J2结中引起的位移电流会增大，当该电流流过体区扩展电阻Rb时，也可产生足以使晶体管V2开通的正向偏置电压，满意寄生晶体管开通锁定的条件，形成动态锁定效应。为此，在应用中必需防止IGBT发生锁定效应，为此可限制Idm值，或用加大栅极电阻RG的方法延长IGBT关断时间，以削减dvds/dt值。值得指出的是，动态锁定效应允许的漏极电流比静态锁定所允许的要小，IGBT 器件供应的Id值是按动态锁定效应所允许的最大漏极电流来确定的。锁定效应曾限制 IGBT 电流容量提高，这个问题在20世纪90 年月中后期开头渐渐解决，即将IGBT与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件。2平安工作区平安工作区（SOA)反映了一个功率器件同时承受肯定电压和电流的力量。IGBT的平安工作区可以分为三个主要区域：1)正向导通正向偏置平安工作区( FBSOA)。这部分平安工作区是指电子和空穴电流在导通瞬态时流过的区域。在lc处于饱和状态时，IGBT所能承受的最大电压是器件的物理极限。IGBT开通时的正向偏置平安工作区由 电流、电压和功耗三条边界极限包围而成（最大集电极电流、最大集电极放射极间电压和最大集电极功耗）。最大集电极电流ICmax是依据避开动态锁定效应而设定的，最大集电极放射极电压VCEmax是由IGBT中晶体管V2的击穿电压所确定，最大功耗则是由最高允许结温所打算。导通时间越长，发热越严峻，平安工作区则越窄。 2)反向偏置平安工作区(Reverse Bias Safe Operation Area，RBSOA)  由反向最大集电极电流、最大集电极放射极间电压和最大允许电压上升率dvCE/dt 确定，这个区域表示栅偏压为零或负值但因空穴电流没有消逝，丽；存在时的关断瞬态。IGBT的反向偏置平安工作区如图2b所示，它随IGBT 关断时的dvCE/dt而转变，dvCE/dt越高，RBSOA越窄。3)短路平安工作区（短路平安运行Short CircUit Safe Operation Area，SCSOA）。SCSOA是在电源电压条件下接通器件后，所测得的驱动电路掌握被测试器件的时间最大值。在设计缓冲电路时要保证使关断时VCE - IC的工作轨迹全部容纳在该RBSOA区域内。由于SCSOA区在集电极电流变大时有变窄的倾向，在应用设计中需要加以留意。  3 / 3