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短路故障時igbt失效的幾種故障原因分析

時間:2014/10/29閱讀:4115
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在電力電子裝置中我們經常見到短路故障,IGBT短路故障致使igbt損壞的原因主要有以下三種。總的來說,這三種原因都可以歸結為器件中硅材料或焊接導線的熱效應所引起。


1)vce過電壓

在保護電路控制igbt主動關斷由于短路引起的大電流時,由于分布電感的存在會產生vce過電壓,vce超過了特定的限制。igbt將因雪崩擊穿而損壞;與短路電流相等的ic將集中于一塊很窄的硅上從而產生一個高溫的熱點,因此,失去它的阻斷能力,并在幾十ns內失去電壓。為了防止由于這類原因造成igbt失效,除了主回路的分布電感應盡可能地小[4],還需要一種帶有vce控制的門極驅動器。

2)超出硅材料的熱極限

短路過程中,igbt承受整個vdc電壓,同時ic為正常電流的若干倍。igbt將承受遠大于正常運行狀態下的損耗,從而使得igbt的結溫迅速升高[2]。如果結溫超過了允許的zui高結溫,將因熱積累作用失去阻斷能力[1]。vce將迅速降低,隨后整個器件*損壞。通常,igbt生產廠家都會保證在特定情況下10μs的短路耐受時間。


3)igbt擎住效應

在igbt中存在一個寄生的npn三極管,正常運行情況下,這個npn三極管被擴散電阻旁路,不會開通[1]。然而,在IC很大的情況下,例如短路發生時,這個npn三極管將開通,這樣igbt門極將失去對igbt的控制力。zui終,igbt將因為過大的電流使芯片和焊接導線上產生過大的損耗而損壞。

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