1、    高壓IGBT模塊的特性和應用新一代3300V1200A的IGBT模塊，仍保持IGBT模塊的典型特性，即損耗低、噪音小和短路耐量大的特性。其飽和壓降與1600V的產品差不多，通過降低50%左右的短路電流而實現其可與1200V/1600VIGBT相比擬的較好的短路耐量。另外，由于門極輸入和反饋電容的變化，新一代高壓型IGBT表現出不同的輸入特性。這在設計門極驅動時務必加以考慮。由于門極采用RC回路（阻容回路），故單位時間里電流和電壓的變化量（dI/dt和dv/dt）可以被獨立地調整，    新一代3300V&#

2、160; 1200A的IGBT模塊，仍保持IGBT模塊的典型特性，即損耗低、噪音小和短路耐量大的特性。其飽和壓降與1600V  的產品差不多，通過降低50%左右的短路電流而實現其可與1200V/1600V  IGBT相比擬的較好的短路耐量。    另外，由于門極輸入和反饋電容的變化，新一代高壓型IGBT表現出不同的輸入特性。這在設計門極驅動時務必加以考慮。由于門極采用RC回路（阻容回路），故單位時間里電流和電壓的變化量（dI/dt  和dv/dt）可以被獨立地調整，從而實現在IGBT和

3、二極管的安全工作區里使開關損耗降到最小。可靠的短路耐量    短路耐量是IGBT最重要的性能之一。短路電流被限定在額定電流的810倍，導致耗散功率大量提升，比如一個2KV  12KA  的IGBT，損耗將達到24MW。故對于高壓型的IGBT來說，必須通過減少短路電流（Isc）實現降低損耗的目的。對于3300V的IGBT來說，其應用電路直流側電壓的典型值大約在1500V2000V之間，為1600V  IGBT的兩倍，所以為了得到與1600V  IGBT相同的損耗，必須減少其電流

4、，這可以通過采用優化的高壓元胞設計，把短路電流減少到其額定電流值的5倍而得到實現。    動態傳輸特性    IGBT的元胞設計已考慮了輸入和反饋電容的影響，因為它們對器件的動態傳輸特性有重要影響。這說明在相同的驅動條件下，高壓型IGBT與1200V  和1600V的開通情況是大不相同的。    IGBT  的開通情況    IGBT的開通過程按時間可以分為如圖Fig.1和表1所示的四個過程,如下

5、:    第一,  門射電壓VGE小于閥值電壓VTh時。其門極電阻RG和門射電容CGEI的時間常數決定這一過程。當器件的集電極電流IC  和集射電壓VCE均保持不變時，CGEI就是影響其導通延遲時間tdon的唯一因素。    第二,  當門射電壓VGE達到其閥值電壓値時，開通過程進入第二階段，IGBT開始導通，其電流上升速率  dI/dt的大小與門射電壓VGE  和器件的跨導gfs有如下關系：  

6、dIc/dt  =  gfs（Ic）dVGE/dt    其中，dVGE/dt由器件的門極電阻RG和門射電容CGEI所決定  （對于高壓型IGBT來說，門集電容CGC可忽略不計）。    第三,  第三階段從集電極電流達到最大值ICmax（FWD的逆向峰值電流IRM  加上負載電流IL）時開始，克服反向電壓VR使二極管截止，此時IGBT的集射電壓VCE開始下降，隨著VCE的下降，電壓可控的門集之間的場電容容抗CGC成

7、近百倍增大。當門射驅動電壓保持恒定時，所有的門極電流都被投入到對增長的CGC的放電上。因此，本階段的導通受門極電阻和場電容的時間常數所影響。該時間常數決定器件的電壓變化速率  dVCE/dt  并對器件的導通損耗造成很大的影響。    第四,  開通之后，器件進入穩定的導通狀態。    對dIC/dt和  dVCE/dt的控制    場電容增加，門射電容減少，這樣的IGBT若使用一般的"

8、R"-門極驅動，將導  致dI/dt值的增加和dV/dt值的減少。dI/dt  的增大引起在FWD反向恢復其間器件承受較高的壓力以及由二極管的恢復而可能出現較高的負dI/dt值，從而在雜散電感的作用下導致器件過壓。而低的dV/dt值引起高的開關損耗。因而唯有通過改變門極電阻RG的大小來均衡才能化解dI/dt與dV/dt大小的沖突。RG的取值務必保證dIc/dt的調節始終處于器件的安全工作區內，但這樣一來dV/dt的值就會很低導致開通損耗不能接受。因此，解決的方法是采用"RC"門極驅動，即在IGBT的門射之間再接入附加電容CG

9、E。通過該電容來調節上述開通第二過程中門射電壓和電流變化率dIc/dt的上升，不過，CGE對開通的第三過程沒什么影響，因為沒有引起dVGE  /dt的改變。dVCE/dt升高使得器件的開通損耗減少，控制門極電阻使上的dV/dt的變化值不超過其臨界值。門極電阻確定之后，就可通過調節外接的CG來設定合適的dIc/dt值。    采用"RC"-門極驅動的結果，dIc/dt  的設定值約為5kA/s,而不同的dVCE/dt值由不同的RC值所決定。適當地選擇RC值可使器件的開通損耗大量降低甚至超過50%。

10、    IGBT的驅動條件    高壓IGBT和二極管在開關速度上都有其局限性。當dIF/dt為續流二極管FWD的限值時，則關斷時IGBT的dVCE/dt值為其最大值。當然可以通過改變IGBT的門極驅動條件來調節這兩個限值的變化。FWD的截止受IGBT開通的驅動條件控制。關斷時務必保證IGBT處于其安全工作區內。為了獨立控制開通時的dV/dt  、dI/dt及關斷時的  dV/dt，必須采用三個無源元件，如圖Fig.4顯示，采用標準的±15V的門極驅動時，可以通過開通門極電阻Ron（調節dVon/dt）、關斷門極電阻Roff（調節dVoff/dt）和門射電容CGE（調節dIon/dt）來調節IGBT/FWD限值的變化斜率。電容CGE對IGBT關斷時的dI/dt影響很小。    總結   &