1、IGBT 模块的作用时间 :2007-08-21 来源: 作者: 李春峰 王业鹏 谢勋 点击：7145 字体大小: 【大 中 小】 摘要：对 IGBT 的特性及使用时的注意事项进行了探讨，提出了选择和安装过程中应该注意的方面。1 IGBT 模块简介IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT 是由MOSFET 和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为 MOSFET，输出极为 PNP 晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有 MOSFET 器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频
2、率特性介于 MOSFET 与功率晶体管之间，可正常工作于几十 kHz 频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。IGBT 的等效电路如图 1 所示。由图 1 可知，若在 IGBT 的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则 MOSFET 导通，这样 PNP 晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若 IGBT 的栅极和发射极之间电压为 0V，则 MOS 截止，切断 PNP 晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT 与 MOSFET 一样也是电压控制型器件，在它的栅极发射极间施加十几 V 的直流电压，只有在 uA 级的漏电流流
3、过，基本上不消耗功率。图 1 IGBT 的等效电路2 IGBT 模块的选择IGBT 模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当 IGBT 模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用 IGBT 模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降等使用。3 使用中的注意事项由于 IGBT 模块为 MOSFET 结构，IGBT 的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到 2030V 。因此因静电而导致栅极击穿是 IGBT失效的常见原
4、因之一。因此使用中要注意以下几点：1. 在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸； 2. 在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接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。 在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。此外，在栅极发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于
5、集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使 IGBT 发热及至损坏。在使用 IGBT 的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时( 栅极处于开路状态)，若在主回路上加上电压，则 IGBT 就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接一只 10K 左右的电阻。在安装或更换 IGBT 模块时，应十分重视 IGBT 模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与 IGBT 模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致 IGBT 模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进
6、行检查，一般在散热片上靠近 IGBT 模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止 IGBT 模块工作。4 保管时的注意事项1. 一般保存 IGBT 模块的场所，应保持常温常湿状态，不应偏离太大。常温的规定为535 ，常湿的规定在 4575 左右。在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿; 2. 尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合； 3. 在温度发生急剧变化的场所 IGBT 模块表面可能有结露水的现象，因此 IGBT 模块应放在温度变化较小的地方； 4. 保管时，须注意不要在 IGBT 模块上堆放重物； 5. 装 IGBT 模块的容器，应选用不带静电的容器。 5 结束语IGBT 模块由于具有多种优良的特性，使它得到了快速的发展和普及，已应用到电力电子的各方各面。因此熟悉 IGBT 模块性能，了解选择及使用时的注意事项对实际中的应用是十分必要的。
