1 IGBT模塊簡介

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor（絕緣柵雙極型晶體管）的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。

IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知，若在IGBT的柵極G和發(fā)射極E之間加上驅(qū)動正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極C與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS 截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極G—發(fā)射極E間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級的漏電流流過，基本上不消耗功率。

圖1 IGBT的等效電路

2 IGBT模塊的選擇

IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系見下表。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開關(guān)時，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應(yīng)該降溫等使用。

3 使用中的注意事項(xiàng)

由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達(dá)到20～30V。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點(diǎn)：

在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當(dāng)必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進(jìn)行放電后，再觸摸；

在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊；

盡量在底板良好接地的情況下操作。

在應(yīng)用中有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。

此外，在柵極—發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過。這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。

在使用IGBT的場合，當(dāng)柵極回路不正常或柵極回路損壞時（柵極處于開路狀態(tài)），若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應(yīng)在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。

在安裝或更換IGBT模塊時，應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過高時將報(bào)警或停止IGBT模塊工作。

4 保管時的注意事項(xiàng)

一般保存IGBT模塊的場所，應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大。常溫的規(guī)定為5～35℃ ，常濕的規(guī)定在45～75％左右。在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機(jī)加濕;

盡量遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合；

在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方；

保管時，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物；

裝IGBT模塊的容器，應(yīng)選用不帶靜電的容器。

檢測IGBT模塊的的辦法

以兩單元為例：用模擬萬用表測量

靜態(tài)測量：把萬用表放在乘100檔，測量黑表筆接1端子、紅表筆接2端子，顯示電阻應(yīng)為無窮大;

表筆對調(diào)，顯示電阻應(yīng)在400歐左右。用同樣的方法，測量黑表筆接3端子、紅表筆接1端子，

顯示電阻應(yīng)為無窮大;表筆對調(diào)，顯示電阻應(yīng)在400歐左右。若符合上述情況表明此IGBT的兩個

單元沒有明顯的故障。

動態(tài)測試： 把萬用表的檔位放在乘10K檔，用黑表筆接4端子，紅表筆接5端子，此時黑表筆接3端子紅表筆接1端子， 此時電阻應(yīng)為300-400毆，把表筆對調(diào)也有大約300-400毆的電阻表明此IGBT單元是完好的。

用同樣的方法測試1、2端子間的IGBT，若符合上述的情況表明該IGBT也是完好的。

將萬用表撥在R×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT 的漏極（D），紅表筆接IGBT 的源極（S），此時萬用表的指針指在無窮處。用手指同時觸及一下柵極（G）和漏極（D），這時IGBT 被觸發(fā)導(dǎo)通，萬用表的指針擺向阻值 較小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下源極（S）和柵極（G），這時IGBT 被阻 斷，萬用表的指針回到無窮處。此時即可判斷IGBT 是好的。

注意：若進(jìn)第二次測量時，應(yīng)短接一下源極（S）和柵極（G）。

任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT 好壞時，一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋，因R×1K Ω擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測好壞時不能使IGBT 導(dǎo)通，而無法判斷IGBT 的好壞。