igbt模块结温变化会影响哪些因素?结温是指IGBT模块内部结构的温度,它的变化会影响IGBT模块的电性能、可靠性和寿命等多个方面。本文将从以下几个方面详细介绍IGBT模块结温变化对模块性能的影响。1.IGBT的导通损耗和开关损耗当IGBT模块结温升高时,其内部电阻变小,导通损耗会减小,而开关损耗则会增加。当结温升高到一定程度时,开关损耗的增加会超过导通损耗的减小,导致总损耗增加。因此,IGBT模块的结温升高会导致模块的损耗增加,降低模块的效率。2.热应力和机械应力IGBT模块的结温升高会导致模块内部产生热应力和机械应力。热应力是由于热膨胀引起的,会导致模块内部元器件的变形和应力集中,从而降低模块的可靠性和寿命。机械应力则是由于模块内部结构的膨胀和收缩引起的,会导致模块的包装材料产生应力,从而降低模块的可靠性和寿命。3.温度对IGBT的寿命的影响IGBT模块的结温升高会导致模块内部元器件的老化速度加快,从而降低模块的寿命。IGBT的寿命是与结温密切相关的,当结温升高到一定程度时,IGBT的寿命会急剧降低。各代的IGBT芯片都有自己适合工作的开关频率,不能乱选型,IGBT频率与型号的后缀相关。湖南M超高速IGBT模块批发采购
因为高速开断和关断会产生很高的尖峰电压,及有可能造成IGBT自身或其他元件击穿。(3)IGBT开通后,驱动电路应提供足够的电压、电流幅值,使IGBT在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。(4)IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关,一般在几欧~几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。(5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IG2BT的保护功能。IGBT的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配,另外,在未采取适当的防静电措施情况下,G—E断不能开路。四、IGBT的结构IGBT是一个三端器件,它拥有栅极G、集电极c和发射极E。IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号如图所示。如图所示为N沟道VDMOSFFT与GTR组合的N沟道IGBT(N-IGBT)的内部结构断面示意图。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,形成丁一个大面积的PN结J1。由于IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子,因而对漂移区电导率进行调制,可仗IGBT具有很强的通流能力。介于P+注入区与N-漂移区之间的N+层称为缓冲区。云南Semikron西门康SKM100GB12T4IGBT模块库存充足英飞凌IGBT模块是按壳温Tc=80℃或100℃来标称其比较大允许通过的集电极电流(Ic)。
向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。IGBT单管产品图IGBT单管结构图IGBT功率模块采用IC驱动,各种驱动保护电路,高性能IGBT芯片,新型封装技术,从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。PIM向高压大电流发展,其产品水平为1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于变频调速外,600A/2000V的IPM已用于电力机车VVVF逆变器。平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB,用于舰艇上的导弹发射装置。IPEM采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB,降低电路接线电感,提高系统效率,现已开发成功第二代IPEM,其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为IGBT发展热点。
IGBT(绝缘栅双极型晶体管),是由BJT(双极结型晶体三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。简单讲,是一个非通即断的开关,IGBT没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路。IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点,如驱动功率小和饱和压降低等。IGBT模块是由IGBT与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。IGBT是能源转换与传输的器件,是电力电子装置的“CPU”。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。IGBT是以GTR为主导元件,MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。其外部有三个电极,分别为G-栅极,C-集电极,E-发射极。在IGBT使用过程中,可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的大小,从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。1)当IGBT栅-射极加上加0或负电压时,MOSFET内沟道消失,IGBT呈关断状态。2)当集-射极电压UCE<0时,J3的PN结处于反偏,IGBT呈反向阻断状态。3)当集-射极电压UCE>0时。因为大多数IGBT模块工作在交流电网通过单相或三相整流后的直流母线电压下。
有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。如图2-42(b)所示的简化等效电路表明,IGBT是由GTR与MOSFET组成的达林顿结构,该结构中的部分是MOSFET驱动,另一部分是厚基区PNP型晶体管。五、IBGT的工作原理简单来说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管,它的简化等效电路如图2-42(b)所示,图中的RN为PNP晶体管基区内的调制电阻。从该等效电路可以清楚地看出,IGBT是用晶体管和MOSFET组成的达林顿结构的复合器件。冈为图中的晶体管为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道场效应晶体管,所以这种结构的IGBT称为N沟道IIGBT,其符号为N-IGBT。类似地还有P沟道IGBT,即P-IGBT。IGBT的电气图形符号如图2-42(c)所示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断由栅极和发射极间电压UGE决定,当栅射电压UCE为正且大于开启电压UCE(th)时,MOSFET内形成沟道并为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,此时,从P+区注入N-的空穴。现货IGBT驱动电路单向可控硅晶闸管。湖南M超高速IGBT模块批发采购
交流380V供电,使用1200V的IGBT。湖南M超高速IGBT模块批发采购
进行逆变器设计时,IGBT模块的开关损耗评估是很重要的一个环节。而常见的损耗评估方法都是采用数据手册中IGBT或者Diode的开关损耗的典型值,这种方法缺乏一定的准确性。本文介绍了一种采用逆变器系统的驱动板和母排对IGBT模块进行损耗测试和评估的方法,通过简单的操作即可得到更精确的损耗评估。一般数据手册中,都会给出特定条件下,IGBT及Diode开关损耗的典型值。一般来讲这个值在实际设计中并不能直接拿来用。在英飞凌模块数据手册中,我们可以看到,开关损耗典型值前面,有相当多的限制条件,这些条件描述了典型值测试平台。而实际设计的系统是不可能和规格书测试平台一模一样的。两者之间的差异,主要体现在如下几个方面:IGBT的开关损耗不依赖于驱动电阻,也依赖于驱动环路的电感,而实际用户系统的驱动环路电感常常不同于数据手册的测试平台的驱动环路电感。驱动中加入栅极和发射极电容是很常见的改善EMC特性的设计方法,而使用该栅极电容会影响IGBT的开关过程中电流变化率dIc/dt和电压变化率dVce/dt,从而影响IGBT的开关损耗实际系统的驱动电压也常常不同于数据手册中的测试驱动电压,在IGBT模块的数据手册中,开关损耗通常在±15V的栅极电压下测量。湖南M超高速IGBT模块批发采购
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