关于IGBT模块损耗的研究.pdfVIP

学兔兔 《仪器仪表与分析监测》201 1年第3期 关于IGBT模块损耗的研究 Research about the loss on the IGBT module 王 烨 常喜茂2 姜栋栋 王 建 (1·华北电力大学控制与计算机工程学院 河北保定 071003；2 ． 华仿电控有限公司 河北保定 071003) [摘要] 对IGBT的结构以及特点进行了简要概括， 并对IGBT的损耗进行研究，给出损耗的计算 方法，阐述了IGBT在应用中的保护措施，为电路设计、器件参数及散热器的选择提供了重要依据 。 r关键词] IGBT；功率损耗；计算方法；保护措施 [中图分类号] TP273 [文献标识码] A BT)是80年代初集合大功率双极型晶体管GTR与 引言 MOSFET场效应管的优点而发展的一种新型复合电 电力电子器件是电力电子学的基础，是电力 子器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低 电子电路的核心。绝缘栅晶体管 (Insulated Gate 导通压降的优点。由图1所示，IGBT实际上是比 Bipolar Transistor，简称 IGBT)是一种发展迅速、 MOSFET多了一层P 注人区，因而形成了一个大 应用广泛的电力电子器件。它是利用MOSFET输 面积的P N结。这样使得IGBT导通时由P 注入 入阻抗高和GTR输出阻抗低的优点而组合成的新 区向N基区发射少子，从而对漂移区电导率进行 器件。具有驱动功率低、工作频率高、输出电流 调制，使得IGBT具有很强的通流能力。 大和通态电阻小等优点，已成为当前电力电子装 G E G 置中的主导器件。 随着电力电子技术的不断发展，IGBT的应用也 越来越广泛。各种应用领域对IGBT的要求不尽相 同，但总的来讲，随着工业的不断发展，各种应用 领域对IGBT的容量及性能的要求也越来越高。 在电力电子电路中，IGBT主要用作功率开关。 包括IGBT在内的电力电子器件在实际应用中最应 C 当关注的是功率损耗 (包括导通损耗和开关损耗) 图1 IGBT结构图 和极限工作温度。这对产品的寿命预测和结构设 计至关重要 』。IGBT在硬开关模式下工作时，在 1．2 IGBT的工作过程 开通及关断瞬时有较大的开关损耗，当工作频率 IGBT的开关作用是，开通时通过加正向栅极 较高时，开关损耗将大大超过IGBT的通态损耗， 电压，形成沟道，将基极电流提供给PNP晶体管， 造成内部结温增高，并对IGBT的安全工作形成威 使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道， 胁，以至造成永久性损坏，进而影响电路工作的 流过反向基极电流，从而使IGBT关断。IGBT的驱 可靠性。因此，IGBT的损耗计算对系统设计、器 动方法和MOSFET基本相同，具有高输入阻抗特 件参数及散热器的选择相当重要。 性。当MOSFET的沟道形成后，从P 基极注人到