【導讀】我們常常被告誡：實際應用中，IGBT集電極電壓絕對不能超過額定值，否則器件有可能被擊穿。然後有的同學並不死心：如果我隻超了一點點呢，1210V就會擊穿嗎

？如果隻是一個非常短非常短
，比如隻有1us的脈衝呢
？功率器件也沒那麼脆弱啊對不對
？

在IGBT數據手冊中，顯眼的位置都會給出最大額定電壓的定義，例如：

FF450R12ME4中關於最大額定電壓的定義

我們常常被告誡：實際應用中
，IGBT集電極電壓絕對不能超過額定值，否則器件有可能被擊穿。

然後有的同學並不死心：如果我隻超了一點點呢，1210V就會擊穿嗎？如果隻是一個非常短非常短，比如隻有1us的脈衝呢？功率器件也沒那麼脆弱啊對不對
？

要回答這個問題
，我們真的給它加上過電壓試試！

我們把1200V IGBT門(men)極(ji)和(he)發(fa)射(she)極(ji)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)，在(zai)集(ji)電(dian)極(ji)和(he)發(fa)射(she)極(ji)之(zhi)間(jian)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)
，並(bing)且(qie)逐(zhu)步(bu)增(zeng)加(jia)電(dian)壓(ya)值(zhi)，同(tong)時(shi)觀(guan)測(ce)漏(lou)電(dian)流(liu)。當(dang)漏(lou)電(dian)流(liu)急(ji)劇(ju)上(shang)升(sheng)時(shi)
，我(wo)們(men)稱(cheng)器(qi)件(jian)發(fa)生(sheng)了(le)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)。

為什麼會發生雪崩擊穿？

在IGBT結構中，P阱和N襯底會形成一個PN結。集電極和發射極之間加電壓時
，相當於給PN結加了一個反向電壓
，PN結兩邊形成空間電荷區。當PN結jie反fan向xiang電dian壓ya增zeng加jia時shi，空kong間jian電dian荷he區qu中zhong的de電dian場chang隨sui之zhi增zeng強qiang。這zhe樣yang通tong過guo空kong間jian電dian荷he區qu的de電dian子zi
，就jiu會hui在zai電dian場chang作zuo用yong下xia，不bu斷duan的de加jia速su。當dang電dian場chang增zeng加jia到dao一yi定ding臨lin界jie值zhi
，自zi由you運yun行xing的de電dian子zi獲huo得de的de速su度du將jiang足zu以yi撞zhuang擊ji出chu其qi它ta原yuan子zi裏li的de電dian子zi，產chan生sheng自zi由you電dian子zi和he空kong穴xue。而er新xin產chan生sheng的de自zi由you電dian子zi又you會hui撞zhuang擊ji其qi它ta原yuan子zi
，繼ji續xu產chan生sheng自zi由you電dian子zi和he空kong穴xue。一yi撞zhuang十shi，十shi撞zhuang百bai
，百bai撞zhuang千qian，就jiu像xiang滾gun雪xue球qiu一yi樣yang，IGBT內部載流子迅速增加
，流過PN結的電流也急劇增大
，這種碰撞電離導致擊穿就稱為雪崩擊穿。

發生雪崩擊穿後器件一定損壞嗎？

發生雪崩擊穿後器件一定損壞嗎

？並不是。 功率器件都有一定的雪崩耐量。對於設計良好的IGBTlaishuo，ruguoxuebengshiwomennenggoubadianliukongzhizaihendideshuiping

，jixuebengnengliangbuchaogaiqijiandelinjienengliang，namexuebengjichuanshikenide，keyifanfuduociceshi。erqieyibangonglvqijianshijidexuebengjichuandianya，douhuibibiaochengdeedingdianyaliuyouyidingyuliang。

FF600R17ME4的雪崩擊穿曲線，實際擊穿電壓為2000V

好的，既然器件設計中耐壓會有一定的裕量

，雪崩後器件也不一定損壞，那電壓稍微超一點也不用擔心了對不對！

不對！shouxianyaomingquedeyidianshi，shangshuxuebengjichuanceshishijingtaiceshi
，jizaiqijianweikaiqi，meiyoudaotongdianliushijinxingceshi，zheshiqijianneibuzhiyoushaoliangdeziyoudianzi。ershijiyingyongzhong
，zuichangchuxianguodianyadeqingkuang，shizaiIGBT關斷時，快速變化的di/dt在回路雜散電感上產生感應電壓，疊加在母線電壓上，使IGBT集電極承受比較高的電壓尖峰。

在這個過程中，IGBT依(yi)然(ran)有(you)很(hen)大(da)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)，器(qi)件(jian)內(nei)部(bu)充(chong)盈(ying)著(zhe)大(da)量(liang)的(de)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)。多(duo)餘(yu)載(zai)流(liu)子(zi)變(bian)相(xiang)降(jiang)低(di)了(le)襯(chen)底(di)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)
，使(shi)襯(chen)底(di)的(de)臨(lin)界(jie)電(dian)場(chang)遠(yuan)低(di)於(yu)靜(jing)態(tai)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)臨(lin)界(jie)電(dian)場(chang)，也(ye)就(jiu)是(shi)動(dong)態(tai)下(xia)的(de)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)要(yao)遠(yuan)小(xiao)於(yu)靜(jing)態(tai)下(xia)的(de)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)。這(zhe)時(shi)如(ru)果(guo)集(ji)電(dian)極(ji)出(chu)現(xian)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)就(jiu)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)動(dong)態(tai)雪(xue)崩(beng)擊(ji)穿(chuan)。

好吧，那我就不開關IGBT
，總可以多加點電壓了吧
？也不是！要知道，數據手冊上給出的額定電壓，是指25℃結溫條件下，IGBT阻斷電壓不低於這個值。但IGBT的阻斷電壓是隨溫度的降低而降低的。25℃時額定電壓1200V的器件
，在零下40℃的條件下，額定電壓可能就隻有1100V了。另外海拔也是製約IGBT阻(zu)斷(duan)電(dian)壓(ya)的(de)一(yi)個(ge)因(yin)素(su)。海(hai)拔(ba)越(yue)高(gao)
，宇(yu)宙(zhou)射(she)線(xian)引(yin)起(qi)的(de)失(shi)效(xiao)概(gai)率(lv)更(geng)高(gao)，而(er)更(geng)高(gao)的(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)會(hui)加(jia)劇(ju)這(zhe)種(zhong)失(shi)效(xiao)。所(suo)以(yi)高(gao)海(hai)拔(ba)應(ying)用(yong)時(shi)一(yi)般(ban)要(yao)做(zuo)電(dian)壓(ya)降(jiang)額(e)。

現在明白了吧，好好對待你的IGBT，多給它留點裕量。此外還要盡量降低環路雜感電感，避免產生過高的電壓尖峰。如果雜感很難降低
，也要加點保護，比如有源鉗位、兩電平關斷、吸收電容。詳細內容見後篇分解。

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