igbt功率模块的导通环节集射极电压解析

2021-08-17

集射极电压降低环节解析

理想情况下，不考虑线路中的杂散电感和电阻，当续流二极管的电流做到最大的反方向电流时，二极管開始承载反方向电压，这时igbt模块两边的电压急速下降。igbt模块集射极电压降低包含两个阶段，第1个阶段类似MOSFET导通原理，耗尽区快速消退，电压急速下降，如下图一样的UCE_MOSFET阶段;第2个阶段是过剩载流子在基区内扩散，电导调制区增大，中性基区压降减少环节，如下图一样的UCE_BJT阶段。因为载流子扩散的速率远远慢于耗尽区消退的速率，所以这一阶段的电压衰减十分缓慢。

杂散电感对电流提升阶段Vce的影响

感性负载双脉冲测试线路如下图：

负载电感够大，在导通环节中，负载电感的电流大小几乎不变。理想情况下，续流二极管承载反方向电压时，igbt模块集射极电压開始降低。

但，真实工况条件下，主线路中存在一定的杂散电感。所以，在集电极电流提升环节中，二极管处在正方向大电流偏置模式，其通态压降可忽略，进而能够取得以下关系式:

Vce+Ls*dic/dt=Vdc

当中，Vce为igbt模块元器件集射极电压;Ls为主线路杂散电感;ic为igbt模块的集电极电流;Vdc为直流母线电压。所以，从电流提升的时刻開始，igbt模块元器件两边的电压就低于直流母线电压。即

Vce=Vdc-Ls*dic/dt

结合Ic=at2得

Vce=Vdc-2aLs*t

由上式得知，集电极电流提升环节中，集射极电压近似线性降低;且杂散电感越大，集射极电压降低速率越快。主线路杂散电感的值越大，igbt模块的导通损耗越低，但杂散电感越大，造成的电压过冲的几率也会越大，造成元器件受损的几率也越大，现阶段全是追求小的杂散电感。

以上是传承电子对igbt功率模块的导通环节集射极电压解析的介绍，并提供了相应的等效线路。依据上述解析，如启动延时等效电路图，在给栅极电容充电的时期，驱动电阻的值越小，时间常数越小，进而栅极电压升高越快，启动延迟的時间越小。由米勒平台时期等效电路图得知，驱动电阻越小，相同的栅极平台电压值，平台持续时间也越小。驱动电阻越小，平台电压随后，升高到最大栅极电压的時间也越小。

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