电子电路|IGBT特性曲线详细分析-KIA MOS管
IGBT特性曲线解读
通态特性
通态压降：随着IGBT器件技术的发展,IGBT的通态压降越来越小，从而使其电流密度越来越高。
但是注意，器件给出的通态饱和压降是有一定条件的。如GA75TS60U,其饱和压降最大为1.7V,是在Vge=15V,Ic=75A,Tj=25℃条件下得到的。此时器件的通态损耗是:
IGBT特性曲线：可见Vce(on)在实际应用中是个变量,从而使得器件损耗不同。其值与集电极电流Ic,器件结温Tj,以及栅极电压有关。请参看图2、图3、图5。负载电流与频率的关系曲线见图1。
通态电流
通常厂家给出器件外壳温度为环境温度时的最大连续集电极电流,即Tc=25℃时，Ic电流。如CA75TS60U,其在25℃时的最大连续集电极电流为75A,但当器件壳温升至100℃时,其最大连续集电极电流降至60A,参看图4。
器件通过电流能力取决于最终器件结温是否超过器件所允许的最大结温。为了简化,不考虑接触热阻,则结到环境的热阻为:
式中 Pd为器件的损耗,包括通态损耗和开关损耗。
由式(5)知,器件通流能力与器件热阻、散热器热阻、功耗以及环境温度有关,参见图6。
器件功耗由通态损耗、断态损耗、开通损耗和关断损耗组成。通态损耗前面已经讲过，断态损耗可以忽略，开通损耗和关断损耗则与器件开关速度、驱动器能力、开关电流、开关电压和开关频率有关。与功率场效应管相比, IGBT的开关速度相对较慢,其开关损耗占总损耗的50% ~70%。
IGBT特性曲线：参见图1，在电路结构、器件开关电压、电流和结壳温差一定的条件下，器件所通电流的有效值随开关频率的增加而减小。如果要求结壳温差更小，则电流有效值降低。
即随着开关频率的增加，开关损耗也增加，引起结温升高。为了保持结温不变，必须降低开关电流。
可见，不能简单地定义IGBT模块能通多大的电流。如果在设计中选择了1个开关速度快、通态压降小、芯片面积大的IGBT模块，用于较小的电流下运行，从传统的电流定义看，似乎损失较大，但你将得到的是低的功率损耗、小的散热器体积(同样结温下)、低的运行温度和高可靠性(同样散热器下)。因此，应灵活使用IGBT模块和综合评价一个设计的好坏。
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