施耐德变频器IGBT烧毁原因分析
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2010-07-10
16:11:58
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1.过电流损坏
锁定效应．IGBT 为复合器件,其内部有寄生晶闸管,在规定漏极电流范围内,NPN 的正偏压不足以使
NPN 晶体管导通,漏极电流大到一定程度,这个正偏压足以使 NPN 晶体管导通,近而使 NPN 或 PNP 晶
体管处于饱和状态,于是寄生晶闸管开通,栅极失去控制,发生锁定效应后,集电极电流太大,造成太高功
耗使 IGBT 损坏．
2.长时间过流运行．长时间过流运行是指 IGBT 运行指标超过 RB-SOA(反偏安全工作区)所限定的电
流安全边界(如选型失误．安全系数偏小等)．出现这种情况时,设计电路必须达到 RBSOA 限定边界
前立即关断器件,达到保护目的．
3.短路超时(小于 10us).短路超时是指 IGBT 承受电流值超出短路安全区所限定的最大边界,例如 4-5
倍额定电流时,必须在 10US 内关断 IGBT．如果此时 IGBT 所承受的最大电压也超过器件标称
值,IGBT 必须更短时间关断．
IGBT 关断时,由于电路存在电感成分,关断瞬间产生尖峰电压,如果尖峰电压超过
最高峰值电压,就会造成击穿损坏.过压损坏分为集电极-和栅级过压/栅极-发射极
过压/高 du/dt 过压等．多数过压保护电路设计完善,但对于高 du/dt 所导致的过
压故障,基本上采用无感电容或者 RCD 吸收．由于吸收电路设计吸收容量不够
造成的器件损坏,对此可采用电压钳位,往往在集电极-栅极并接交纳二极管,采用
栅极电压动态控制,如果集电极电压瞬间超过二极管的钳位电压时,超出电压将叠
加在栅极上(米勒效应起作用),避免了因集电极-发射极过压损坏．
采用电压动态控制可以解决过高的 du/dt 带来的 CE 结瞬间过压问题,但是它的
弊端是当 IGBT 处于感性负载时,半桥结构处于关断的 IGBT ,由于其反并联续流
二极管的恢复,其 CE 结电压上升,从而承受更高的 du/dt.多数情况下,该 du/dt 值
要比正常关短是 CE 结电压上升率高,由于米勒电容的存在,该 du/dt 值将在 CG
结产生瞬间电流,流向栅极驱动电路．该电流与栅极电路阻抗作用,直接导致 GE
结电压升高,超过开通门限电压值．使 IGBT 被误出发导通,导致桥臂短路．
4.过热损坏
过热损坏是说结温 Tj 超过晶片最大温度设定,为此在结温限制在以 Tjnax150 度
的 NPN 技术为主流以下!
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