igbt功率模块内部电阻参数

2021-10-25

igbt模块晶体管是集GTR与MOSFET两者优势于一体的复合元器件,它不仅有MOSFET的输入阻抗高、速度更快、开关损耗小、驱动线路简单、规定驱动功率小、极限工作温度高、易驱动的特性,又具备功率晶体管GTR的通态电压低、耐压高和电流容量大的优势,为电压控制通断的自断开元器件,其频率特性处于MOSFET与功率晶体管间,可常规运行于数十kHz频率范围内,功率元器件igbt模块正日益普遍地运用于体型小、噪音低、特性高的变频电源及大功率的交流伺服电机的调速系统中,在较高频率的大、中功率运用中占据了主导地位,并已開始在上述行业中替代功率双极性晶体管GTR和功率场效应管MOSFET中。

与GTR和MOSFET一致,igbt模块运用的关键问题是驱动线路和保护线路,文中依据在实际运行中对igbt模块的运用探讨有关igbt模块的驱动及保护问题。

1、栅极电阻RG。igbt模块的输入阻抗可以达到109~1011欧姆,并且是纯容性的,不需直流电流,在它的栅极~发射极间添加十几伏的电压,唯有uA级的漏电流流过,通常不损耗功率。为了改进控制脉冲前后沿陡度,减少igbt模块集电极大的电压尖脉冲,需要在栅极串联电阻RG,栅极串联电阻和驱动线路内阻抗对igbt模块的开通环节影响很大,而对断开环节影响小一些,串联电阻小有助于加快断开速率,减少断开损耗,但过小会导致di/dt增高,形成很大的集电极电压尖峰,将会导致误导通或毁坏igbt模块。所以对串联电阻要按照其具体电流容量和电压额定值及开关频率的不一样,选用适宜的阻值,并且栅极串联电阻应随着igbt模块电流容量的增加而减少。通常RG为十几欧至几百欧。

2、栅射电阻RGE。当集射极问加上高压时易受干扰使栅射电压超出UGE(th)导致误导通,在栅射极间并接一栅射电阻RGE可避免此现象出现;RGE阻值过小,会使igbt模块开通時间变大,减低了开关频率,通常RGE取(1000~5000)RG。并将RGE并在栅极与射极最近处。另外,为避免出现尖峰电压,在栅射间并接2只反方向串连的稳压二极管,稳压值与开栅电压+UGE和关栅电压-UGE同样,方向相反。

栅极驱动线路要简易、实用,抗干扰性能好,自身的保护功能完善,到igbt模块的引出线尽可能短,选用双绞线,驱动线路与控制线路选用光电耦合隔离。

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