igbt功率模塊的導通環節集射極電壓解析

2021-08-17

集射極電壓降低環節解析

理想情況下，不考慮線路中的雜散電感和電阻，當續流二極管的電流做到最大的反方向電流時，二極管開始承載反方向電壓，這時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階段，第1個階段類似MOSFET導通原理，耗盡區快速消退，電壓急速下降，如下圖一樣的UCE_MOSFET階段;第2個階段是過剩載流子在基區內擴散，電導調制區增大，中性基區壓降減少環節，如下圖一樣的UCE_BJT階段。因為載流子擴散的速率遠遠慢于耗盡區消退的速率，所以這一階段的電壓衰減十分緩慢。

雜散電感對電流提升階段Vce的影響

感性負載雙脈沖測試線路如下圖：
負載電感夠大，在導通環節中，負載電感的電流大小幾乎不變。理想情況下，續流二極管承載反方向電壓時，igbt模塊集射極電壓開始降低。

但，真實工況條件下，主線路中存在一定的雜散電感。所以，在集電極電流提升環節中，二極管處在正方向大電流偏置模式，其通態壓降可忽略，進而能夠取得以下關系式:

Vce+Ls*dic/dt=Vdc

當中，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，從電流提升的時刻開始，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

結合Ic=at2得

Vce=Vdc-2aLs*t

由上式得知，集電極電流提升環節中，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模塊的導通損耗越低，但雜散電感越大，造成 的電壓過沖的幾率也會越大，造成 元器件受損的幾率也越大，現階段全是追求小的雜散電感。

以上是傳承電子對igbt功率模塊的導通環節集射極電壓解析的介紹，并提供了相應的等效線路。依據上述解析，如啟動延時等效電路圖，在給柵極電容充電的時期，驅動電阻的值越小，時間常數越小，進而柵極電壓升高越快，啟動延遲的時間越小。由米勒平臺時期等效電路圖得知，驅動電阻越小，相同的柵極平臺電壓值，平臺持續時間也越小。驅動電阻越小，平臺電壓隨后，升高到最大柵極電壓的時間也越小。

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