英飞凌第三代IGBT模块开关特性

1. 英飞凌第三代IGBT模块芯片技术

IGBT 芯片 (IGBT3) 具有沟槽结构，并通过在传统的NPT-IGBT的衬底和集电区之间加入一个n型掺杂附加层，这个附加层被称为电场终止（fieldstop），这样结合了 PT 和 NPT 技术的优势。关于IGBT构造及IGBT工作原理可参阅IGBT构造与工作原理一文。文章来源：http://www.igbt8.com/jc/146.html

图 1.1. 芯片技术

该技术可使静态和动态损耗减至最小，加上 IGBT3 具有更高电流密度，它还可扩展系列产品的功率范围。

2. 开关特性

2.1. 开关特性

在开通过程中，电压上升率 (-dv/dt) 和电流上升率 (di/dt) 可以通过更变栅极电阻进行控制，这一特性在使用第二代 IGBT时已很熟悉了。两种开关瞬态过程均随着栅极电阻的增加而变长。

图 2.1.1 标称栅极电阻下（数据手册中规定的最小栅极电阻）的开启过程

VCE = 1200V (dv/dt=0.9kV/μs)

IC = 1200A (di/dt=6.4kA/μs)

VGE = ±15V (ICpeak = 2.4kA)

Eon = 816mWs

图 2.1.2 低值栅极电阻下（比数据手册中规定的最小栅极电阻小）的开启过程（不推荐）

VCE = 1200V (dv/dt=1.4kV/μs)

IC = 1200A (di/dt=8.7kA/μs)

VGE = ±15V (ICpeak = 2.7kA)

Eon = 544mWs

图 2.1.3 大栅极电阻下（比数据手册中规定的最大栅极电阻）的开启过程

VCE = 1200V (dv/dt=0.3kV/μs)

IC = 1200A (di/dt=3kA/μs)

VGE = ±15V (ICpeak = 1.81kA)

Eon = 2558mWs
2.2 关断特性

图 2.2.3 用标称栅极电阻的 1700V IGBT3 的关断响应。显示 VGE、IC 和 VCE。

关断过程从栅极电压的t1 点开始。当此电压下降至 Miller 稳定状态平台（反向传输电容 Cres 的放电）时，IGBT3开始建立反向电压 (t2)，(dv/dt)可以通过栅极电阻控制，即栅极电阻增加，dv/dt 会降低。但是，当栅极电压在IGBT 电流下降前跌至 Miller 稳定状态平台以下时（参见图 2.2.1和 2.2.2），栅极电阻便不再控制电流变化率 (-di/dt)。这是在使用接近标称栅极电阻时出现的情况。只有在较大的栅极电阻区域，栅极电压能维持在 Miller 稳定状态平台到电流换相时，电流变化率才能控制。电感负载时，只要 IGBT 中的反向电压达到直流回路的电压时，(t3)，电流就会通过相关的续流二极管换流。