【導讀】IGBT是大家常用的開關功率器件，本文基於英飛淩單管IGBT的數據手冊，對手冊中的一些關鍵參數和圖表進行解釋說明
，用戶可以了解各參數的背景信息，以便合理地使用IGBT。

在上篇《IGBT單管數據手冊參數解析——上》中，我們介紹了IGBT的命名
、最大額定值及靜態參數。今天我們介紹動態特性
、開關特性及其它參數。

4.動態特性

●   輸入電容，輸出電容和反向傳輸電容C_ies
，C_oes和C_res

輸入電容C_ies
，是C_res同C_GE之和，是設計驅動的一個關鍵參數。它在每個開關周期進行充電和放電，它定義了柵極驅動損耗。另一方麵，C_GE減少了在半橋拓撲中由於電流流過電容C_res而導致的寄生導通的風險。

輸出電容C_oes，是C_res同C_CE之和。它對EMI有很大的影響，它影響集電極-發射極的dV/dt。

反向傳輸電容C_res，也稱為米勒電容，它決定了IGBT開關時電流和電壓之間的交叉時間，影響著開關損耗。C_res/C_GE對集電極-發射極的dV/dt和V_GE之間的耦合效應有很大影響，降低該比率可實現快速開關能力，並避免器件不必要的寄生導通。

●   柵極電荷Q_G

柵極電荷描述了驅動柵極電壓V_GE到一定值（通常是15V）所需的電荷量。它是驅動損耗的主要因素
，並影響到整個驅動電路的設計。驅動損耗可以通過以下公式得出。

15

上圖顯示了典型的柵極電荷曲線，從曲線中可以得到驅動V_GE到某一數值所需的Q_G值。Q_G是負載電流和集電極-發射極電壓的一個函數。通常情況下
，它是針對I_C的額定值和不同的V_CE值繪製的。

●   內部發射極電感L_E

L_E是總換流回路電感的一部分，它通常同關斷電壓過衝和開關損耗有關。因此，該值需要盡量的小，特別是對於在高開關頻率下運行的IGBT。

注意：內部發射極電感上的電壓降無法從外部測量，但在考慮最大關斷電壓過衝時
，需要考慮這部分電壓。

5.開關特性

開關性能在很大程度上取決於幾個因素，例如：集電極電流、集電極-發射極電壓、溫度、外wai部bu柵zha極ji電dian阻zu以yi及ji電dian路lu板ban設she計ji和he寄ji生sheng參can數shu，特te別bie是shi電dian感gan和he電dian容rong。因yin此ci，在zai不bu同tong製zhi造zao商shang的de零ling件jian之zhi間jian根gen據ju數shu據ju手shou冊ce的de數shu值zhi進jin行xing直zhi接jie比bi較jiao可ke能neng不bu是shi一yi個ge正zheng確que的de比bi較jiao。因yin此ci，強qiang烈lie建jian議yi通tong過guo應ying用yong測ce試shi和he適shi當dang的de表biao征zheng來lai評ping估gu這zhe些xie器qi件jian。

下述這些參數通常根據國際標準的定義進行測量和評估
，如JEDEC或IEC60747-（2007）。

t_(d)on：從V_GE的10%到I_C的10%

t_r：從I_C的10%到I_C的90%

t_(d)off：從V_GE的90%到I_C的90%

t_f：從I_C的90%到I_C的10%

其中V_GE是柵極電壓，I_C是集電極電流。

開關損耗E_on和E_off是IGBT開關期間V_CE和I_C乘積的積分
，IGBT的拖尾效應也需考慮在內。

遵循IEC標準
，E_on和E_off定義如下：

E_on：t_sw從10%的V_GE開始，到2%的V_CE結束。

E_off：t_sw從90%的V_GE開始

，到2%的I_C結束。

E_ts：總開關損耗，是E_on和E_off之和。

通常情況下，用作測量E_on和E_off的測試裝置如下圖示，上管IGBT同下管被測IGBT是相同的，即下管被測IGBT關斷後，是由同樣規格的上管IGBT的反並二極管做續流。

對於用於諧振應用的IGBT（電磁爐

、變頻微波爐、工業焊機
、電池充電），在數據手冊中隻包含關斷參數的值。之所以這樣做，是因為這些器件在開通時通常以軟開關方式工作，因此開通參數的值沒有用。

下圖是IHW40N120R5的數據手冊。

對於共封裝帶續流二極管和逆導型IGBT（IKx和IHx），反並聯續流二極管的電氣特性也在數據手冊中定義。

   ○ 反向恢複時間t_rr和反向恢複電荷Q_rr

   ○ 反向恢複電流峰值I_rrm

   ○ 在規定的時間內，反向恢複電流的峰值下降率d_Irr/dt

   ○ 反向恢複損耗E_rec

由於反並聯二極管在應用中經常充當續流二極管，它的恢複特性對IGBT的開通非常重要，特別是在高開關頻率應用中，其性能受到二極管正向電流I_F、正向電流變化率dI_F/dt以及工作溫度的強烈影響。

6.其他參數

●  輸出特性

輸出特性表示電壓V_CE是I_C的函數

，它通常在幾個不同柵極電壓V_GE下給出。這些曲線取決於結溫，因此在數據表中提供了兩張圖
，一張是在室溫25°C時
；另一個是在高溫150°C或175°C時。

如果柵極電壓V_GE設置在10V以下，負載電流會在某一數值上趨於飽和。為了避免IGBT的飽和

，也就是所謂的線性工作區，建議V_GE電壓至少為15V。

快速開關器件通常具有較高的跨導。因此，較低的驅動電壓如+12V也可以考慮，主要是為了實現以下好處。

1.增加短路耐受時間以提高可靠性

2.減少IGBT關斷時的電壓過衝現象

3.減少在高頻率下運行的柵極驅動器的驅動損耗

也應考慮較低柵極電壓的缺點：較高的導通損耗和較高的開關損耗。

●  短路耐受時間t_SC

t_SC定義了IGBT在短路條件下可以承受的，不發生故障的時間。它是在結溫150°C或175°C，柵極電壓V_GE=+15V和一定的母線電壓V_CC的情況下定義的。該參數的母線電壓通常對於600V/650V的器件是400V，對於1200V的器件是600V。

典型的Ⅰ類短路（指器件在開通前就已經短路）波形如下圖示：

集電極電流在母線電壓和環路電感的影響下迅速上升。之後，它保持在特定柵極電壓下的飽和電流值附近。IGBT上shang的de電dian壓ya降jiang與yu母mu線xian電dian壓ya相xiang同tong。因yin此ci，在zai芯xin片pian中zhong產chan生sheng了le巨ju大da的de功gong率lv損sun耗hao，導dao致zhi結jie溫wen快kuai速su上shang升sheng。盡jin管guan由you於yu較jiao高gao的de結jie溫wen，電dian流liu略lve有you下xia降jiang，但dan功gong率lv損sun耗hao是shi非fei常chang高gao的de，並bing會hui損sun壞huai芯xin片pian。為wei了le避bi免mianIGBT的損壞
，在短路過程中，有必要對IGBT進行相應的保護。

一般來說，短路耐受時間因技術而異，它表明了IGBT的耐受程度。請注意，它通常是技術權衡優化的結果。更高的短路耐受時間是通過限製載流子密度以及IGBT的跨導來獲得的。但這將降低開關和導通性能。

●  短路電流ISC

短路電流是為有短路能力的IGBT定義的。

在數據手冊中，下圖顯示了I_SC和t_SC與柵極電V_GE的關係。對於較高的V_GE，I_SC會增加，而t_SC反而會減少，這與輸出特性有關。

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