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IGBT失效原因分析
资料介绍
IGBT失效原因分析
引起1GBT失效的原因有：
1）过热损坏集电极电流过大引起的瞬时过热及其它原因，如散热不良导致的持续过热均会使 IGBT损坏。
如果器件持续短路，大电流产生的功耗将引起温升，由于芯 片的热容量小，其温度迅速上升，若芯片温度超过硅本征温度（约250℃），器件将失去阻断能力，栅极控制就无法保护，从而导致 IGBT失效"。实际运行时，一般最高允许的工作温度为 130℃左右。
2）超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏擎住效应分静态擎住效应和动态擎住效应。
IGBT为PNPN4云结
构，其等效电路如图 1所示。体内存在一个寄生晶闸管，在 NPN晶体管的基极与发射极之间并有一个体区扩展电阻R，P型体内的横向空穴电流在 Rs上会产生一定的电压降，对NPN基极来说，相当于一个正向偏置电压。在规定的集电极电流范围内，这个正偏置电压不大，对 NPN晶体管不起任何作用。当集电极电流增大到一定程度时，该正向电压足以使 NPN晶体管开通，进而使 NPN和 PNP晶体管处于饱和状态。于是寄生晶闸管导 通，门极失去控制作用，形成自锁现象，这就是所谓的静态擎住效应。IGBT发生擎住效应后，集电极电流增大，产生过高功耗，导致器件失效。动态擎住效应主要是在器件高速关断时电流下降太
快，dvCE/dt很大，引起较大位移电流，流过 R，产生足以使NPN晶体管开通的正向偏置电压，造成寄生晶闸管自锁
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引起 IGBT 失效的原因有：
1） 过热损坏集电极电流过大引起的瞬时过热及其它原因，如散热不良导致的持续过热均会使
IGBT损坏。
IGBT 失效[1] 。实际运
IGBT 为 PNPN4层结
如果器件持续短路，大电流产生的功耗将引起温升，由于芯
片的热容量小，其温度迅速上升，若芯片温度
超过硅本征温度 ( 约 250℃)，器件将失去阻断能力，栅极控制就无法保护，从而导致
行时，一般最高允许的工作温度为
130℃左右。
2) 超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏擎住效应分静态擎住效应和动态擎住效应。
构，其等效电路如图 1 所示。体内存在一个寄生晶闸管，在
扩展电阻 R，P 型体内的横向空穴电流在 Rs上会产生一定的电压降， 对 NPN基极来说， 相当于一个正向偏
置电压。在规定的集电极电流范围内，这个正偏置电压不大，对 NPN晶体管不起任何作用。当集电极电流
增大到一定程度时，该正向电压足以使 NPN晶体管开通，进而使 NPN和 PNP晶体管处于饱和状态。于是，
寄生晶闸管导 通，门极失去控制作用，形成自锁现象，这就是所谓的静态擎住效应。 IGBT发生擎住效应
要是在器件高速关断时电流下降太
NPN晶体管的基极与发射极之间并有一个体区
s
后，集电极电流增大，产生过高功耗，导致器件失效。动态擎住效应主
s
快，dvCE/dt 很大，引起较大位移电流，流过
R，产生足以使 NPN晶体管开通的正向偏置电压，造成寄生
晶闸管自锁 [2] 。
3) 瞬态过电流 IGBT 在运行过程中所承受的大幅值过电流除短路、 直通等故障外， 还有续流二极管的反向恢
复电流、缓冲电容器的放电电流及噪声干扰造成的尖峰电流。这种瞬态过电流虽然持续时间较短，但如果
不采取措施，将增加 IGBT 的负担，也可能会导致 IGBT 失效。
4）过电压造成集电极 发射极击穿。
5）过电压造成栅极 发射极击穿。整流拉逆变式组合保护方案
IGBT 保护方法
当过流情况出现时， IGBT 必须维持在短路安全工作区（ SCSOA）内。 IGBT 承受短路的时间与电源电压、栅
极驱动电压以及结温有密切关系。 为了防止由于短路故障造成
IGBT 损坏，必须有完善的故障检测与保护环
节。一般的检测方法分为电流传感器和
IGBT 欠饱和式保护。
1）封锁驱动信号
全部评论(1)
2019-12-03 21:23:50yty001
有点用！知识积累