廣東愛晟電子科技有限公司生產(chǎn)的IGBT用NTC熱敏芯片，具有高精度、小體積、快速反應(yīng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于IGBT模塊、紅外熱電堆、集成模塊、半導(dǎo)體模塊等，起到溫度檢測(cè)和溫度控制的作用。IGBT模塊在工作過(guò)程中若發(fā)生斷路，會(huì)有哪些表現(xiàn)呢？

一、IGBT模塊開通瞬態(tài)發(fā)生的短路

即IGBT開通（門極電壓由負(fù)壓轉(zhuǎn)為正壓的過(guò)程中）導(dǎo)致的短路故障，也就是IGBT在開通之前，系統(tǒng)沒有發(fā)生短路故障。IGBT開通即進(jìn)入短路狀態(tài)，也是IGBT最為常見的短路故障。根據(jù)退飽和時(shí)間的長(zhǎng)短（取決于短路回路雜散電感），可以進(jìn)一步分為一類短路和二類短路。

一類短路

IGBT發(fā)生一類短路時(shí)，IGBT開通瞬間就進(jìn)入退飽和狀態(tài)（還沒來(lái)得及進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)）。一類短路故障回路的電感量一般在幾十個(gè)nH，這種情況一般出現(xiàn)在橋臂直通狀態(tài)。

二類短路

IGBT發(fā)生二類短路時(shí)，IGBT開通后首先進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，然后再發(fā)生退飽和行為。主要原因是回路的電感量稍大（一般為百nH以上），電流爬升的速度慢了一些（比一類短路慢，但實(shí)際還是很快）。

一類短路和二類短路都有一個(gè)共同點(diǎn)，就是IGBT均出現(xiàn)“退飽和現(xiàn)象”，一旦IGBT退出飽和區(qū)，它的損耗會(huì)成百倍地上升，那么允許持續(xù)這種狀態(tài)的時(shí)間非常苛刻，一般在10微秒以內(nèi)。這時(shí)就需要靠IGBT門極驅(qū)動(dòng)器發(fā)現(xiàn)這一行為，并及時(shí)關(guān)掉器件。

二、IGBT模塊通態(tài)過(guò)程發(fā)生的短路

即IGBT在導(dǎo)通過(guò)程中（門極保持正壓開通），且正向?qū)娏鲿r(shí)，由于外部原因?qū)е碌钠骷娏魍蝗辉龃笮袨?。一旦發(fā)生短路，IGBT電流急速上升，di/dt上升率由母線電壓和回路的寄生電感決定。

如上圖所示，第Ⅰ階段IGBT開始出現(xiàn)欠飽和狀態(tài)，該過(guò)程IGBT集電極電壓略微上升，但是由于該階段密勒電容較大，因此由于dv/dt作用，會(huì)有部分電流進(jìn)入門極，導(dǎo)致門極壓Vge有所增加，Vge增加會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致集電極電流上升。第Ⅰ階段結(jié)束后，短路電流下降到靜態(tài)值，這個(gè)時(shí)候由于反向di/dt與回路雜散電感作用，會(huì)導(dǎo)致Vce出現(xiàn)正向電壓峰值Vc/scon。經(jīng)過(guò)第Ⅲ階段后，IGBT被關(guān)斷，這個(gè)時(shí)候驅(qū)動(dòng)電路的軟關(guān)斷或有源鉗位功能會(huì)起作用，將IGBT的關(guān)斷尖峰限制在安全范圍內(nèi)。

三、IGBT模塊通態(tài)過(guò)程發(fā)生的短路

即IGBT在導(dǎo)通過(guò)程中（門極保持正壓開通），且內(nèi)部續(xù)流二極管正向?qū)娏鲿r(shí)，由于外部原因?qū)е碌钠骷娏魍蝗辉龃笮袨椤．?dāng)短路發(fā)生時(shí)，IGBT被迫導(dǎo)通，類似于二極管的正向恢復(fù)過(guò)程，IGBT也存在正向恢復(fù)，主要是因?yàn)殡p極性功率半導(dǎo)體器件的電導(dǎo)調(diào)制需要一定時(shí)間。這個(gè)正向恢復(fù)峰值電壓主要取決于di/dt速度，在寬基區(qū)高電壓IGBT上可高達(dá)幾百伏(模塊內(nèi)部雜散電感和di/dt作用也有一定貢獻(xiàn))，正向峰值后面的波形和通態(tài)過(guò)程發(fā)生的短路的分析基本一致。





參考數(shù)據(jù)：

耿博士電力電子技術(shù)《IGBT應(yīng)用中有哪些短路類型？》