IGBT静态参数详情

工程师们在选型IGBT模块时，无一例外要看datasheet，那么规格书中标注的哪些参数需要重点关注？这些参数代表什么意义？对功率驱动的设计有什么帮助嘞？

今天就跟大家一起来讨论这个东西。

以当下车规级IGBT常用的六合一模块为例，规格书中的参数可以分为两大类：

参数分类

分为静态参数和动态参数，需要特别注意的是，区分开这些参数代表芯片还是模块很重要，举个栗子，手册中给出的Vcesat一般是芯片值，不包含导线压降，而实际测试中往往把导线压降一起测进去。

正所谓由浅入深，今天先讨论静态参数

（1）VCES：集电极-发射极阻断电压

在可使用的结温范围内，IGBT关断状态下，C、E能承受的最高电压

给出的是25℃结温条件下的VCES，随着温度的降低，该值会有所降低，datasheet中一般会给出VCES随温度变化的曲线

结合上一篇文章反偏安全工作区RBSOA的介绍，更能透彻理解该参数

（2）IC nom：集电极直流电流

在可使用的结温范围内流过集电极-发射极的最大直流电流。

老规矩，重要的话说前头：没有规定温度条件的额定电流是无意义的，是耍流氓的，定义该值时，一定要给出对应的壳温Tc（直接水冷对应的是冷却水温Tf）和允许结温Tvj，看下边datasheet中数据

该值的计算公式：

其中Rthjc是结壳热阻，Tvj和Tc分别是芯片结温和模块壳温。

该公式的来历爱动手的小伙伴自行百度“热阻”关键字。

上边公式中，VCEsat @ IC 均是未知，可通过一些迭代获取，考虑到器件容差，计算时可以用Vcesat的最大值来计算，代入上述公式，计算的结果一般比手册上高。

需要特别注意：上边参数只是衡量IGBT通直流能力，仅作为选型参考，因为IGBT一般的工作状态为持续开关，而不是持续直流。因此，考虑IGBT的开关状态输出能力时，须综合考虑开关损耗、导通损耗、热阻参数、允许最大结温等

（3）Ptot：最大允许功耗

通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率，理解起来很简单，给出允许最大结温Tvj和壳温Tc，以及结壳热阻Rthjc，很容易由定义热阻的公式算出：

其中△T=Tvj-Tc

Tips：通过IC nom和Ptot的概念可以看出，定义电流和功率时不得不考虑的因素是温度，因此在实际应用中，衡量器件通流能力仅参考规格书是远远不够的，要结合使用环境的散热条件，综合评估器件能力。

（4）ICRM：可重复集电极峰值电流

IGBT在短时间内可以超过额定电流，手册里定义为规定的脉冲条件下可重复的集电极峰值电流。

理论上，该值可以根据定义的过电流持续时间、允许耗散功率和瞬态热阻Zth计算获得，但是，理论计算值并没有把绑定线、母排和电气连接的影响考虑在内（主要是杂散电感的影响），因此，手册给出的数值比计算的理论值要低很多，它是综合考虑功率模块的实际限制规定的安全工作区，如下图

RBSOA

（5）ISC：短路电流

下图中的短路电流分别是在25℃和最大允许结温175℃的条件下测得，可以认为是IGBT的短路安全工作区。

说明：Tvj=175℃，下表条件下，施加宽度3us的脉冲，IGBT电流约达到3900A，这样的测试是安全可重复的。

IGBT的短路特性对应用参数依赖较高，例如温度、杂散电感、短路路径阻抗以及驱动电路等，下图是典型的短路测试波形

图片来源：PI公开资料

解读：

1、短路时电流迅速上升，斜率取决于母线电压和线路杂散电感；

2、短路电流达到数倍额定电流水平时不再上升，IGBT进入退饱和状态，Vce电压处于高水平；

3、此时IGBT芯片功耗很大，温度急速上升，电流会随之略有减小；

4、在规定的管段时间tsc内，必须关闭IGBT，否则极易烧坏。

（6）Vcesat：集电极-发射极饱和电压

一定条件下（Vge、Tvj），C和E之间的饱和电压值。datasheet上一般会给出额定电流条件下的该值

该值主要对导通损耗有较大的影响

Vge固定，不同Tvj下Ic与Vce之间转换关系

可以看出，一定电流以内（红框），Vcesat呈负温度系数特性，超过该电流，Vcesat呈正温度系数特性，因此，负载较大时正温度系数特性有利于IGBT的并联应用

温度Tvj固定，不同Vge下Ic与Vce之间转换关系

很容易看出，随着Vge的增大，Vcesat呈减小的趋势。因此，在实际使用中，不推荐使用太小的Vge，会显著增加IGBT的导通损耗和开关损耗值

小结

静态参数暂时就说到这里，后边将会是大家比较关注的动态参数，包含栅极电阻、栅极电容、寄生电容、门极电荷、开关时间特性、开关损耗等；

壹芯微科技针对二三极管,MOS管作出了良好的性能测试，应用各大领域，如果您有遇到什么需要帮助解决的,可以点击右边的工程师,或者点击销售经理给您精准的报价以及产品介绍