IGBT雖然工作在大功率的電路中，但其本身的應(yīng)壓能力較差，如果不添加保護(hù)很有可能隨時(shí)面臨失效。并且這也并不是唯一能夠造成IGBT失效的原因。本文就將羅列出一些IGBT失效的原因并給出一些能夠避免失效的保護(hù)方法，感興趣的朋友快來看一看吧。

過熱

過熱容易損壞集電極，電流過大引起的瞬時(shí)過熱及其主要原因，是因散熱不良導(dǎo)致的持續(xù)過熱均會(huì)使IGBT損壞。如果器件持續(xù)短路，大電流產(chǎn)生的功耗將引起溫升，由于芯片的熱容量小，其溫度迅速上升，若芯片溫度超過硅本征溫度，器件將失去阻斷能力，柵極控制就無法保護(hù)，從而導(dǎo)致IGBT失效。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般最高允許的工作溫度為125℃左右。

擎住效應(yīng)

超出關(guān)斷安全工作區(qū)引起擎住效應(yīng)而損壞。擎住效應(yīng)分靜態(tài)擎住效應(yīng)和動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)。IGBT為PNPN4層結(jié)構(gòu)，因體內(nèi)存在一個(gè)寄生晶閘管，當(dāng)集電極電流增大到一定程度時(shí)，則能使寄生晶閘管導(dǎo)通，門極失去控制作用，形成自鎖現(xiàn)象，這就是所謂的靜態(tài)擎住效應(yīng)。IGBT發(fā)生擎住效應(yīng)后，集電極電流增大，產(chǎn)生過高功耗，導(dǎo)致器件失效。動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)主要是在器件高速關(guān)斷時(shí)電流下降太快，dvCE/dt很大，引起較大位移電流，也能造成寄生晶閘管自鎖。

瞬態(tài)過電流

瞬態(tài)過電流IGBT在運(yùn)行過程中所承受的大電流幅值除短路、直通等故障外，還有續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流、緩沖電容器的放電電流及噪聲干擾造成的尖峰電流。這種瞬態(tài)過電流雖然持續(xù)時(shí)間較短，但如果不采取措施，將增加IGBT的負(fù)擔(dān)，也可能會(huì)導(dǎo)致IGBT失效。

過電壓造成集電極、發(fā)射極擊穿或造成柵極、發(fā)射極擊穿。

IGBT保護(hù)方法

當(dāng)過流情況出現(xiàn)時(shí)，IGBT必須維持在短路安全工作區(qū)內(nèi)。IGBT承受短路的時(shí)間與電源電壓、柵極驅(qū)動(dòng)電壓以及結(jié)溫有密切關(guān)系。為了防止由于短路故障造成IGBT損壞，必須有完善的檢測(cè)與保護(hù)環(huán)節(jié)。一般的檢測(cè)方法分為電流傳感器和IGBT欠飽和式保護(hù)。

立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)

在逆變電源的負(fù)載過大或輸出短路的情況下，通過逆變橋輸入直流母線上的電流傳感器進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)電流值超過設(shè)定的閾值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作封鎖所有橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種保護(hù)方法最直接，但吸收電路和箝位電路必須經(jīng)特別設(shè)計(jì)，使其適用于短路情況。這種方法的缺點(diǎn)是會(huì)造成IGBT關(guān)斷時(shí)承受應(yīng)力過大，特別是在關(guān)斷感性超大電流時(shí)，必須注意擎住效應(yīng)。

減小柵壓后關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)

IGBT的短路電流和柵壓有密切關(guān)系，柵壓越高，短路時(shí)電流就越大。在短路或瞬態(tài)過流情況下若能在瞬間將vGS分步減少或斜坡減少，這樣短路電流便會(huì)減小，長(zhǎng)允許過流時(shí)間。當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，di/dt也減小。限制過電流幅值。