如何正确理解IGBT模块规格书中的电流采集模块参数

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-05-21 05:55 标签： 电流转电压模块
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IGBT模块认证测试规范V2.0.doc 42页
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IGBT模块认证测试规范V2.0课件
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测试部测试规范
英威腾电气股份有限公司
测试部 规范编码：
本：V2.0 密
生效日期：2011.3 页
数： 40 页
IGBT模块认证测试规范
期：__________
期：__________
更 改 信 息 登 记 表
规范名称：IGBT模块认证测试规范
规范编码：
版本 更改原因 更改说明 更改人 更改时间
V2.0 规范升级 新拟制测试项目，升级原测试项目内容及标准。 张广文
评审会签区：
人员 签名 意见 日期
4. 引用标准 5
5. 测试设备 6
6. 测试环境 6
7. 测试项目 7
7.1规格参数比对 7
7.2封装结构测试 8
7.2.1封装外观检查 8
7.2.2封装外形尺寸测试 9
7.2.3基板平整度测试 9
7.2.4封装内部结构测试 11
7.3晶体管电特性测试 12
7.3.1集-射极耐压VCES测试 12
7.3.2 IGBT集-射极饱和压降VCE(sat)测试 13
7.3.3 IGBT栅-射极阀值电压VGE(th)测试 14
7.3.4 IGBT内置二极管正向压降VF测试 15
7.4 Ices和IR测试 16
7.5绝缘耐压测试 18
7.6高温电应力老化测试 20
7.7高低温老化测试 21
7.8 NTC热敏电阻特性测试 22
7.9驱动波形测试 22
7.9.1驱动波形质量测试 23
7.9.2开通关断时间测试 25
7.9.3驱动电压幅值测试 26
7.9.4死区时间测试 27
7.10限流测试 28
7.11均流测试 29
7.12短路测试 30
7.13温升测试 34
7.14 IGBT晶元结温测试 36
8. 数据记录及报告格式 40
IGBT模块认证测试规范
检验IGBT模块各项性能指标是否满足标准和产品设计要求。本规范主要从IGBT结构、电气性能、可靠性等方面全面评估IGBT模块各项性能指标。
本规范规定的IGBT模块性能测试方法，适用于英威腾电气股份有限公司IGBT模块器件选型认可及产品开发过程中IGBT模块单体性能测试。
绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是由BJT(双极型三极管)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,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低IGBT伏安特性指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似分为饱和区、放大区和击穿特性部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT转移特性指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT开关特性指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。通态电压Uds(on) 可用下式表示
Uds(on)＝Uj1＋Udr＋Id*Roh
式中Uj1—JI结的正向电压，其值为0.7 ～1V。 Udr—扩展电阻Rdr上的压降。Roh—沟道电阻。 通态电流Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)*Imos
式中Imos—流过MOSFET的电流。 由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V
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正确理解IGBT模块规格书参数(2)
三、开关参数
1. 内部门极电阻RGint
为了实现模块内部芯片的均流，模块内部集成了内部门极电阻。在计算驱动器峰值电流的时候，这个电阻值应算为门极总电阻的一部分。
外部门极电阻是客户设定的，它影响IGBT的开关速度。文章来源：http://www.igbt8.com/jc/156.html
推荐的Rgext最小值在开关参数测试条件中给出客户可以使用不同的和RGon 和RGoff
最小Rgon 受限于开通di/dt，RGoff最小受限于关断dv/dt。RG过小会引起震荡而损坏IGBT
RGext 的取值
要求的RGext 的最小值
驱动器要求的RGext 的最小值
2. 外部门极电容(CGE)
为了控制高压的开启速度，推荐使用外部门极电容CGE
有了CGE ，开启过程的di/dt和dv/dt可以被分开控制，即可以用更小的RG ;从而实现了低的开关损耗和较低的开通di/dt
3. 门极电荷(QG)
QG 用来计算驱动所需功率，为VGE 在+/-15V时的典型值
4. Cies, Cres
Cies = CGE + CGC: 输入电容（输出短路） Coss = CGC + CEC:输出电容（输入短路） Cres = CGC: 反向转移电容(米勒电容) 频率f，所需的驱动功率:
5. 开关时间(tdon, tr, tdoff, tf)
开关时间很大程度上受IG(RG)、IC、VGE、Tj等参数影响，这些值可用来计算死区时间。
tPHLmax：驱动输入高到低的延时
tPLHmmin：驱动输入低到高的延时
6. 开关参数(Eon, Eoff)
英飞凌按照“10%-2%”积分限计算开关损耗，而有些其他厂商按照“10%-10%”计算，后者结果比前者会小10 –25%
Eon, Eoff受IC, VCE, 驱动能力(VGE, IG, RG), Tj和分布电感影响我们假设Eon和Eoff 正比于IC,在VCE_test（900V)的20%范围内正比于VCE，则有：
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正确理解IGBT模块规格书参数
本文将阐述手册所规定的主要技术指标，包括电流参数、电压参数、开关参数、二极管参数及热学参数，使大家正确的理解规格书，为器件选型提供依据。本文所用参数数据以英飞凌模块FF450R17ME3 为例。文章来源：http://www.igbt8.com/jc/156.html
一、电流参数
1. 额定电流（IC nom）
大功率IGBT模块一般是由内部并联若干IGBT芯片构成，FF450R17ME3内部是3个150A芯片并联，所以标称值为450A
额定电流可以用以下公式估算：
Tjmax–TC= VCEsat·IC nom·RthJC
VCEsat 是IC nom的函数，见规格书后图1，采用线性近似VCEsat=(IC nom+287)/310
Tjmax=150℃,TC=80℃,RthJC =0.055K/W
计算得：IC nom=500A
2. 脉冲电流（Icrm 和Irbsoa）
Icrm是可重复的开通脉冲电流（1ms仅是测试条件，实际值取决于散热情况）
Irbsoa 是IGBT可以关断的最大电流
所有模块的的Icrm和Irbsoa都是2倍额定电流值
3. 短路电流ISC
短路条件:t&10μs,Vge&15V,Rg&Rgnom(规格书中的值)，Tj&125℃
短路坚固性
?IGBT2为平面栅IGBT:5-8倍IC
?IGBT3/IGBT4为沟槽栅IGBT:4倍IC
二、电压参数
1. 集电极-发射极阻断电压Vces
测量Vces时，G/E两极必须短路
Vces为IGBT模块所能承受的最大电压，在任何时候CE间电压都不能超过这一数值，否则将造成去器件击穿损坏
Vces和短路电流ISC一起构成了IGBT模块的安全工作区：RBSOA图
由于模块内部寄生电感△V=di/dt*Lin 在动态情况下，模块耐压和芯片耐压有所区别
2. 饱和压降VCEsat
IFX IGBT的VCEsat随温度的升高而增大，称为VCEsat具有正温度系数，利于芯片之间实现均流
VCEsat 是IC的正向函数，随增大而增大IC
VCEsat的变化
VCEsat随IC的增大而增大
VCEsat随VG的减小而增大
VCEsat 值可用来计算导通损耗
对于SPWM 控制, 导通损耗是:
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