如何选择IGBT的电压以及IGBT模块开关损耗与性能的关系

如何选择IGBT的电压以及IGBT模块开关损耗与性能的关系

IGBT的电压等级的选择可以根据直流母线的电压与余量来确定:
1.单相整流后直流母线约为300V，考虑冗余，一般都会选用600V系列的IGBT。
2.三相整流后的直流母线约为540V，一般都会选用1200V系列的IGBT.
3.在一些特殊用途中，直流母线电压可以达到700V以上，则需要选择1700V系列的IGBT。
4.另外，有些实际选择经验是采用比实际大3倍电压等级的lGBT。

IGBT的研制中，要求功率开关器件降低损耗、提高效率、提高性能。开关器件的损耗分为两类，一类是器件的通态正常(导通)损耗;另一类是从通态向断态(从断态向通态，转换的开关损耗。IGBT的主要技术特性有集电极—发射极间饱和电压VCE(sat)特性，开关特性tf(断开时间toff和导通时间ton之和)。IGBT的击穿性能看闭锁性能、短路性能、di/dt、dv/dt性能。

如何选择IGBT的电压以及IGBT模块开关损耗与性能的关系

IGBT模块
(1)改进开关特性的技术
为改进开关特性所研制的技术主要是使浓度与层的厚度达到最佳化，减少成为储存载流子的空穴，使IGBT 特有的集电极电流拖尾减少。通过单元图形的最佳化减少输入阻抗RG，使功率MOSFET部分栅极电荷充放电时间高速化，在高速化功率器件的基础上所采用的技术是缩短载流子的寿命时间。作为寿命时间限制方法一般常采用重金属扩散和电子射线照射等方法，通过寿命时间的控制可以控制IGBT集电极电流Ic的关断特性。，降低功率MOSFET部分的栅极电容量，可使充放电时间达到高速化。
(2)降低 VCE( sat)技术
降低VCE(sat)技术是通过浓度、层的厚度及深度的最佳化来降低电阻部分，借助精细化，提高单位面积的电流密度，使Lg与Ls比达到最佳化，扩大功率MOSFET部的反型层(沟道))单位芯片面积，减少沟道电阻。
利用开关特性的改进技术，加大寿命时间限制量，开关特性能实现高速化，在IGBT中，VCE(sat)与开关特性tf处于相关关系中，借助寿命时间控制，在该相关关系上可以找到所需要的任意工作状态。
(3)提高性能技术
为提高IGBT击穿性能，采用IGBT提高性能的技术，抑制了IGBT内部寄生NPN 晶体管工作及IGBT内部电场和电流的集中，使IGBT击穿性能得以提高。

如何选择IGBT的电压以及IGBT模块开关损耗与性能的关系