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IGBT模塊特性及使用注意事項

更新時間:2018/4/18 15:21:38    閱讀:12749    分享此文章:
本文對IGBT的特性及使用時的注意事項進行了探討,提出了選擇和安裝過程中應該注意的方面。

1、IGBT模塊簡介
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫,IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的一種器件,其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,它融和了這兩種器件的優點,既具有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的優點,又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優點,其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間,可正常工作于幾十kHz頻率范圍內,在現代電力電子技術中得到了越來越廣泛的應用,在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位。

IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓,則MOSFET導通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V,則MOS 截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件,在它的柵極—發射極間施加十幾V的直流電壓,只有在uA級的漏電流流過,基本上不消耗功率。

 

圖1    IGBT的等效電路

2、IGBT模塊的選擇
IGBT模塊的電壓規格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。其相互關系見下表。使用中當IGBT模塊集電極電流增大時,所產生的額定損耗亦變大。同時,開關損耗增大,使原件發熱加劇,因此,選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。特別是用作高頻開關時,由于開關損耗增大,發熱加劇,選用時應該降等使用。

3、使用中的注意事項
由于IGBT模塊為MOSFET結構,IGBT的柵極通過一層氧化膜與發射極實現電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點:

在使用模塊時,盡量不要用手觸摸驅動端子部分,當必須要觸摸模塊端子時,要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后,再觸摸;
在用導電材料連接模塊驅動端子時,在配線未接好之前請先不要接上模塊;
盡量在底板良好接地的情況下操作。
在應用中有時雖然保證了柵極驅動電壓沒有超過柵極最大額定電壓,但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合,也會產生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此,通常采用雙絞線來傳送驅動信號,以減少寄生電感。在柵極連線中串聯小電阻也可以抑制振蕩電壓。

此外,在柵極—發射極間開路時,若在集電極與發射極間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,由于集電極有漏電流流過,柵極電位升高,集電極則有電流流過。這時,如果集電極與發射極間存在高電壓,則有可能使IGBT發熱及至損壞。

在使用IGBT的場合,當柵極回路不正;驏艠O回路損壞時(柵極處于開路狀態),若在主回路上加上電壓,則IGBT就會損壞,為防止此類故障,應在柵極與發射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。

在安裝或更換IGBT模塊時,應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態和擰緊程度。為了減少接觸熱阻,最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風扇,當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發熱,而發生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查,一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器,當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。

4、保管時的注意事項
一般保存IGBT模塊的場所,應保持常溫常濕狀態,不應偏離太大。常溫的規定為5~35℃ ,常濕的規定在45~75%左右。在冬天特別干燥的地區,需用加濕機加濕;
盡量遠離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合;
在溫度發生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結露水的現象,因此IGBT模塊應放在溫度變化較小的地方;
保管時,須注意不要在IGBT模塊上堆放重物;
裝IGBT模塊的容器,應選用不帶靜電的容器。

5、結束語
IGBT模塊由于具有多種優良的特性,使它得到了快速的發展和普及,已應用到電力電子的各方各面。因此熟悉IGBT模塊性能,了解選擇及使用時的注意事項對實際中的應用是十分必要的。

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