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IGBT模块简介
IGBT是InsulatedGateBipolarTransistof绝缘栅双极型晶体管)的缩写,IGBT
是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET输出
极为PNP晶体管,它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动功率小和
开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于
MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十kHz频率范围内,在现代电力电子
技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极G和发射极E之
间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成
低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOS截止,
切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。IGBT与MOSFET-样也是电压
控制型器件,在它的栅极G—发射极E间施加十几V的直流电压,只有在uA级的漏
电流流过,基本上不消耗功率。
图1IGBT的等效电路
2IGBT模块的选择
IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相
互关系见下表。使用中当IGBT模块集电极电流增大时,所产生的额定损耗亦变大。
同时,开关损耗增大,使原件发热加剧,因此,选用IGBT模块时额定
电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时,由于开关损耗增大,发热加剧,选用
时应该降温等使用。
3使用中的注意事项
由于IGBT模块为MOSFET结构,IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电
隔离。由于此氧化膜很薄,其击穿电压一般达到20~30V。因此因静电而导致
栅极击穿是IGBT失效的常见原因
一。因此使用中要注意以下几点:
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在使用模块时,尽量不要用手触摸驱动端子部分,当必须要触摸模块端子时,要
先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后,再触摸;
在用导电材料连接模块驱动端子时,在配线未接好之前请先不要接上模块;
尽量在底板良好接地的情况下操作。
在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压,但栅极连线
的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合,也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为
此,通常采用双绞线来传送驱动信号,以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也
可以抑制振荡电压。
此外,在栅极一发射极间开路时,若在集电极与发射极间加上电压,则随着集电
极电位的变化,由于集电极有漏电流流过,栅极电位升高,集电极则有电流流过。这
时,如果集电极与发射极间存在高电压,则有可能使IGBT发热及
至损坏。
在使用IGBT的场合,当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状
态),若在主回路上加上电压,则IGBT就会损坏,为防止此类故障,应在栅极与发
射极之间串接一只10KQ左右的电阻。
在安装或更换IGBT模块时,应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧
紧程度。为了减少接触热阻,最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一
般散热片底部安装有散热风扇,当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模
块发热,而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查,一般在散热片上靠近IGBT
模块的地方安装有温度感应器,当温度过高时将报警或停止IGBT模
块工作。
4保管时的注意事项
一般保存IGBT模块的场所,应保持常温常湿状态,不应偏离太大。常温的规定
为5〜35C,常湿的规定在45〜75%左右。在冬天特别干燥的地区,需用加湿机加
湿;
尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合;
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在温度发生急剧变化的场所IGBT模块表面可能有结露水的现象,因此IGBT模块
应放在温度变化较小的地方;
保管时,须注意不要在IGBT模块上堆放重物;
装IGBT模块的容器,应选用不带静电的容器。
检测IGBT模块的的办法
以两单元为例:用模拟万用表测量
静态测量:把万用表放在乘100档,测量黑表笔接1端子、红表笔接2端子,显
示电阻应为无穷大;
表笔对调,,测量黑表笔接3端子、红
表笔接1端子,
显示电阻应为无穷大;表笔对调,显示电阻应在400欧左右•若符合上述情况表
明此IGBT的两个
单元没有明显的故障.
动态测试:把万用表的档位放在乘10K档,用黑表笔接4端子,红表笔接5端
子,此时黑表笔接3端子红表笔接1端子,此时电阻应为300-400殴,把表笔对调也有
大约300-400殴的电阻表明此IGBT单元是完好的.
用同样的方法测
1、2端子间的IGBT若符合上述的情况表明该IGBT也是完好的.
将万用表拨在RX10K挡,用黑表笔接IGBT的漏极(D),红表笔接IGBT的源
极(S),此时万用表的指针指在无穷处。用手指同时触及一下栅极(G)和漏
极(D),这时IGBT被触发导通,万用表的指针摆向阻值较小的方向,并能站住指
示在某一位置。然后再用手指同时触及一下源极(S)和栅极(G),这时
IGBT
被阻断,万用表的指针回到无穷处。此时即可判断IGBT是好的。
注意:若进第二次测量时,应短接一下源极(S)和栅极(G)。
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任何指针式万用表皆可用于检测IGBT注意判断IGBT好坏时,一定要将万用表
拨在RX10K挡当,因RX1K挡以下各档万用表内部电池电压太低,检测好坏时不能
使IGBT导通,而无法判断IGBT的好坏。
判断IGBT的方法
1、判断极性
首先将万用表拨在RX1KQ当,用万用表测量时,若某一极与其它两极阻值为无
穷大,调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大,则判断此极为栅极
(G)。其余两极再用万用表测量,若测得阻值为无穷大,调换表笔后测量阻值较
小。在测量阻值较小的一次中,则判断红表笔接的为集电极(C);黑表笔接
的为发射极(巳。
2、判断好坏
将万用表拨在RX10K当,用黑表笔接IGBT的集电极(C),红表笔接IGBT的
发射极(E),此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极(G)和集
电极(C),这时IGBT被触发导通,万用表的指针摆向阻值较小的方向,并能站住指
示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E),这时IGBT被
阻断,万用表的指针回零。此时即可判断IGBT是好的。
3、任何指针式万用表皆可用于检测IGBT注意判断IGBT好坏时,一定要将万用
表拨在RX10K当,因RXlKg当以下各档万用表内部电池电压太低,检测好坏时不能
使IGBT导通,而无法判断IGBT的好坏。此方法同样也可以用于检测功率场效应晶
体管(P-MOSFET的好坏。
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