IGBT短路特性

英飛凌IGBT模塊開關(guān)狀態(tài)下最高工作結(jié)溫一般是150度，而IGBT7短時過載情況下的最高工作結(jié)溫可達(dá)175度。那么IGBT模塊一輩子都可以生活在這樣的舒適區(qū)享受人生嗎？

不！模塊出生后2年內(nèi)必然要走上社會。在裝上整機(jī)踏上社會的一刻，往往要經(jīng)歷短路試驗這一關(guān)。IGBT的底氣不足或系統(tǒng)保護(hù)不給力，就會夭折。

IGBT在十年甚至幾十年的開關(guān)高壓大電流的生涯中，被短路是難免的，不幸可能是來自系統(tǒng)和外部干擾，甚至是人為操作失誤。

IGBT是允許短路的，完全有這樣的底氣，EconoDUAL?3 FF600R12ME4 600A 1200V的數(shù)據(jù)手冊是這樣描述短路能力的，在驅(qū)動電壓不超過15V時，短路電流典型值是2400A，只要在10us內(nèi)成功關(guān)斷短路電流，器件不會損壞。注意，短路標(biāo)定的起始溫度是150度，那么短路過程中的結(jié)溫會飆到多高呢？

冷知識1號

二級管發(fā)生浪涌時會超過最高工作結(jié)溫嗎？

為了理解IGBT短路時的溫度，先研究一下二極管的浪涌電流，我們一起來讀一段Lutz老師的《功率半導(dǎo)體器件-原理、特性和可靠性》一書，他闡述了快恢復(fù)二級管浪涌電流下的芯片內(nèi)部的溫度。

書中有個有趣的例子，這是1200V快恢復(fù)二極管，面積49mm2，焊在0.63mm DCB上，浪涌電流寬度7.5ms，峰值功率3060W，這時n-有源層溫度高達(dá)385度，這還在破壞極限以下，（FRD的浪涌電流是額定電流的10-12倍），對半導(dǎo)體本身還不會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的改變，但芯片焊料層的溫度也達(dá)到186度，這已經(jīng)很邊界了，可能會造成封裝的不可逆轉(zhuǎn)的改變，所以說浪涌電流容量適用于非正常過載事件，而不是功率半導(dǎo)體正常工作狀態(tài)。

浪涌電流和電壓波形

仿真的溫度（Si aktiv硅有源區(qū)）

冷知識2號

IGBT短路時的溫度知多少

在英飛凌早年的文章找到短路時的溫度仿真曲線，比較了IGBT2 NPT和IGBT3短路時的溫度，可以看到短路起始溫度Tvj=175度時，短路時的最高溫度360度和461度之高。

那么溫度是怎么分布的呢？

看圖說話