怎样检查IGBT的好坏?

怎样检查IGBT的好坏?
怎样检查IGBT的好坏?

怎样检查IGBT的好坏?
IGBT 简介1.IGBT的基本结构绝缘栅双极晶体管（IGBT）本质上是一个场效应晶体管,只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层.根据国际电工委员会的文件建议,其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名.图1所示为一个 N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+区称为源区,附于其上的电极称为源极. N+ 区称为漏区.器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极.沟道在紧靠栅区边界形成.在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（沟道在该区域形成）,称为亚沟道区（Subchannel  region ）.而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区（Drain injector ）,它是 IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压.附于漏注入区上的电极称为漏极.为了兼顾长期以来人们的习惯, IEC 规定：源极引出的电极端子（含电极端）称为发射极端（子）,漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）.这又回到双极晶体管的术语了.但仅此而已. IGBT的结构剖面图如图2所示.它在结构上类似于MOSFET ,其不同点在于IGBT 是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极）,形成 PN 结j1 ,并由此引出漏极、栅极和源极则完全与 MOSFET 相似.
 
图1  N沟道IGBT结构 图2 IGBT的结构剖面图由图2可以看出,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ,其简化等效电路如图3所示.图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻.IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构.N沟道IGBT的图形符号有两种,如图4所示.实际应用时,常使用图2－5所示的符号.对于P沟道,图形符号中的箭头方向恰好相反,如图4所示.
 图3图4图5IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的.当栅极加正电压时,MOSFET 内形成沟道,并为PNP晶体管提供基极电流,从而使IGBT导通,此时,从P+区注到N一区进行电导调制,减少N一区的电阻 Rdr值,使高耐压的 IGBT 也具有低的通态压降.在栅极上加负电压时,MOSFET 内的沟道消失,PNP晶体管的基极电流被切断,IGBT 即关断.正是由于 IGBT 是在N 沟道 MOSFET 的 N+ 基板上加一层 P+ 基板,形成了四层结构,由PNP－NPN晶体管构成 IGBT .但是,NPN晶体管和发射极由于铝电极短路,设计时尽可能使NPN不起作用.所以说, IGBT 的基本工作与NPN晶体管无关,可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为输入极,PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管.采取这样的结构可在 N一层作电导率调制,提高电流密度.这是因 为从 P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的 N一层注入少量载流子的结果. IGBT 的设计是通过 PNP－NPN 晶体管的连接形成晶闸管.2.IGBT模块的术语及其特性术语说明术语
符号
定义及说明（测定条件参改说明书）
集电极、发射极间电压
VCES栅极、发射极间短路时的集电极,发射极间的最大电压栅极发极间电压
VGES集电极、发射极间短路时的栅极,发射极间最大电压集电极电流
IC集电极所允许的最大直流电流耗散功率
PC单个IGBT所允许的最大耗散功率结温
Tj元件连续工作时芯片温厦关断电流
ICES栅极、发射极间短路,在集电极、发射极间加上指定的电压时的集电极电流.漏电流
IGES集电极、发射极间短路,在栅极、集电极间加上指定的电压时的栅极漏电流饱和压降
V CE(sat)在指定的集电极电流和栅极电压的情况下,集电极、发射极间的电压.输入电容
Clss集电极、发射极间处于交流短路状态,在栅极、发射极间及集电极、发射极间加上指定电压时,栅极、发射极间的电容 三.IGBT模块使用上的注意事项1. IGBT模块的选定在使用IGBT模块的场合,选择何种电压,电流规格的IGBT模块,需要做周密的考虑.a. 电流规格IGBT模块的集电极电流增大时,VCE(-)上升,所产生的额定损耗亦变大.同时,开关损耗增大,原件发热加剧.因此,根据额定损耗,开关损耗所产生的热量,控制器件结温（Tj）在 150oC以下（通常为安全起见,以125oC以下为宜）,请使用这时的集电流以下为宜.特别是用作高频开关时,由于开关损耗增大,发热也加剧,需十分注意.
一般来说,要将集电极电流的最大值控制在直流额定电流以下使用,从经济角度这是值得推荐的.  b.电压规格IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即市电电源电压紧密相关.其相互关系列于表1.根据使用目的,并参考本表,请选择相应的元件. 元器件电压规格600V1200V
1400V
电源电压
200V；220V；230V；240V346V；350V；380V；400V；415V；440V575V
2. 防止静电IGBT的VGE的耐压值为±20V,在IGBT模块上加出了超出耐压值的电压的场合,由于会导致损坏的危险,因而在栅极-发射极之间不能超出耐压值的电压,这点请注意.在使用装置的场合,如果栅极回路不合适或者栅极回路完全不能工作时（珊极处于开路状态）,若在主回路上加上电压,则IGBT就会损坏,为防止这类损坏情况发生,应在栅极一发射极之间接一只10kΩ左左的电阻为宜. 此外,由于IGBT模块为MOS结构,对于静电就要十分注意.因此,请注意下面几点：1) 在使用模块时,手持分装件时,请勿触摸驱动端子部份.2) 在用导电材料连接驱动端子的模块时,在配线未布好之前,请先不要接上模块.3) 尽量在底板良好接地的情况下操作.4) 当必须要触摸模块端子时,要先将人体或衣服上的静电放电后,再触摸.5) 在焊接作业时,焊机与焊槽之间的漏泄容易引起静电压的产生,为了防止静电的产生,请先将焊机处于良好的接地状态下.6) 装部件的容器,请选用不带静电的容器.3.并联问题用于大容量逆变器等控制大电流场合使用IGBT模块时,可以使用多个器件并联.并联时,要使每个器件流过均等的电流是非常重要的,如果一旦电流平衡达到破坏,那么电过于集中的那个器件将可能被损坏.
   为使并联时电流能平衡,适当改变器件的特性及接线方法.例如.挑选器件的VCE(sat)相同的并联是很重要的.4.其他注意事项1) 保存半导体原件的场所的温度,温度,应保持在常温常湿状态,不应偏离太大.常温的规定为5－35℃,常湿的规定为45—75％左右.2) 开、关时的浪涌电压等的测定,请在端子处测定.