igbt功率模塊的導(dǎo)通環(huán)節(jié)集射極電壓解析

2021-08-17

集射極電壓降低環(huán)節(jié)解析

理想情況下，不考慮線路中的雜散電感和電阻，當(dāng)續(xù)流二極管的電流做到最大的反方向電流時(shí)，二極管開(kāi)始承載反方向電壓，這時(shí)igbt模塊兩邊的電壓急速下降。igbt模塊集射極電壓降低包含兩個(gè)階段，第1個(gè)階段類似MOSFET導(dǎo)通原理，耗盡區(qū)快速消退，電壓急速下降，如下圖一樣的UCE_MOSFET階段;第2個(gè)階段是過(guò)剩載流子在基區(qū)內(nèi)擴(kuò)散，電導(dǎo)調(diào)制區(qū)增大，中性基區(qū)壓降減少環(huán)節(jié)，如下圖一樣的UCE_BJT階段。因?yàn)檩d流子擴(kuò)散的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于耗盡區(qū)消退的速率，所以這一階段的電壓衰減十分緩慢。

雜散電感對(duì)電流提升階段Vce的影響

感性負(fù)載雙脈沖測(cè)試線路如下圖：
負(fù)載電感夠大，在導(dǎo)通環(huán)節(jié)中，負(fù)載電感的電流大小幾乎不變。理想情況下，續(xù)流二極管承載反方向電壓時(shí)，igbt模塊集射極電壓開(kāi)始降低。

但，真實(shí)工況條件下，主線路中存在一定的雜散電感。所以，在集電極電流提升環(huán)節(jié)中，二極管處在正方向大電流偏置模式，其通態(tài)壓降可忽略，進(jìn)而能夠取得以下關(guān)系式:

Vce+Ls*dic/dt=Vdc

當(dāng)中，Vce為igbt模塊元器件集射極電壓;Ls為主線路雜散電感;ic為igbt模塊的集電極電流;Vdc為直流母線電壓。所以，從電流提升的時(shí)刻開(kāi)始，igbt模塊元器件兩邊的電壓就低于直流母線電壓。即

Vce=Vdc-Ls*dic/dt

結(jié)合Ic=at2得

Vce=Vdc-2aLs*t

由上式得知，集電極電流提升環(huán)節(jié)中，集射極電壓近似線性降低;且雜散電感越大，集射極電壓降低速率越快。主線路雜散電感的值越大，igbt模塊的導(dǎo)通損耗越低，但雜散電感越大，造成 的電壓過(guò)沖的幾率也會(huì)越大，造成 元器件受損的幾率也越大，現(xiàn)階段全是追求小的雜散電感。

以上是傳承電子對(duì)igbt功率模塊的導(dǎo)通環(huán)節(jié)集射極電壓解析的介紹，并提供了相應(yīng)的等效線路。依據(jù)上述解析，如啟動(dòng)延時(shí)等效電路圖，在給柵極電容充電的時(shí)期，驅(qū)動(dòng)電阻的值越小，時(shí)間常數(shù)越小，進(jìn)而柵極電壓升高越快，啟動(dòng)延遲的時(shí)間越小。由米勒平臺(tái)時(shí)期等效電路圖得知，驅(qū)動(dòng)電阻越小，相同的柵極平臺(tái)電壓值，平臺(tái)持續(xù)時(shí)間也越小。驅(qū)動(dòng)電阻越小，平臺(tái)電壓隨后，升高到最大柵極電壓的時(shí)間也越小。

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