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初級(jí)會(huì)員 | 第16年

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短路故障時(shí)igbt失效的幾種故障原因分析

時(shí)間:2014/10/29閱讀:4114
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在電力電子裝置中我們經(jīng)常見到短路故障,IGBT短路故障致使igbt損壞的原因主要有以下三種??偟膩碚f,這三種原因都可以歸結(jié)為器件中硅材料或焊接導(dǎo)線的熱效應(yīng)所引起。


1)vce過電壓

在保護(hù)電路控制igbt主動(dòng)關(guān)斷由于短路引起的大電流時(shí),由于分布電感的存在會(huì)產(chǎn)生vce過電壓,vce超過了特定的限制。igbt將因雪崩擊穿而損壞;與短路電流相等的ic將集中于一塊很窄的硅上從而產(chǎn)生一個(gè)高溫的熱點(diǎn),因此,失去它的阻斷能力,并在幾十ns內(nèi)失去電壓。為了防止由于這類原因造成igbt失效,除了主回路的分布電感應(yīng)盡可能地小[4],還需要一種帶有vce控制的門極驅(qū)動(dòng)器。

2)超出硅材料的熱極限

短路過程中,igbt承受整個(gè)vdc電壓,同時(shí)ic為正常電流的若干倍。igbt將承受遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行狀態(tài)下的損耗,從而使得igbt的結(jié)溫迅速升高[2]。如果結(jié)溫超過了允許的zui高結(jié)溫,將因熱積累作用失去阻斷能力[1]。vce將迅速降低,隨后整個(gè)器件*損壞。通常,igbt生產(chǎn)廠家都會(huì)保證在特定情況下10μs的短路耐受時(shí)間。


3)igbt擎住效應(yīng)

在igbt中存在一個(gè)寄生的npn三極管,正常運(yùn)行情況下,這個(gè)npn三極管被擴(kuò)散電阻旁路,不會(huì)開通[1]。然而,在IC很大的情況下,例如短路發(fā)生時(shí),這個(gè)npn三極管將開通,這樣igbt門極將失去對(duì)igbt的控制力。zui終,igbt將因?yàn)檫^大的電流使芯片和焊接導(dǎo)線上產(chǎn)生過大的損耗而損壞。

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