一、igbt模塊損壞的原因有哪些

IGBT模塊是能源變換與傳輸的核心器件，在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車等領域有著廣泛的應用。在使用過程中，IGBT模塊受到容性或感(gan)性負(fu)載的(de)沖擊(ji)，可(ke)能導致模(mo)塊損壞，一般igbt模(mo)塊損壞的(de)原因主(zhu)要有：

1、過電流損壞

（1）鎖定效應

IGBT為復合器件(jian)， 其內有一(yi)個(ge)寄生晶(jing)閘管，在規(gui)定的漏(lou)極(ji)電(dian)流范圍內，NPN的正(zheng)偏(pian)(pian)壓(ya)不(bu)足(zu)以(yi)使NPN晶(jing)體管導(dao)通(tong)，當漏(lou)極(ji)電(dian)流大到一(yi)定程度時(shi)， 這個(ge)正(zheng)偏(pian)(pian)壓(ya)足(zu)以(yi)使NPN晶(jing)體管開(kai)通(tong)，進(jin)而(er)使NPN或(huo)PNP晶(jing)體管處于(yu)飽和狀(zhuang)態，于(yu)是寄生晶(jing)閘管開(kai)通(tong)，柵(zha)極(ji)失去了(le)控制(zhi)作用，便發(fa)生了(le)鎖定效(xiao)應(ying)。IGBT發(fa)生鎖定效(xiao)應(ying)后，集電(dian)極(ji)電(dian)流過(guo)大，造(zao)成了(le)過(guo)高的功耗而(er)導(dao)致器件(jian)損壞。

（2）長時間過流運行

IGBT模塊長時間過流運(yun)行是(shi)指IGBT的運(yun)行指標達(da)到(dao)或超出RBSOA（反(fan)偏安(an)全(quan)工(gong)作區(qu)）所限(xian)定的電(dian)流安(an)全(quan)邊(bian)界(jie)（如選型失誤、安(an)全(quan)系數偏小等），出現這種(zhong)情況時，電(dian)路必須能(neng)在電(dian)流到(dao)達(da)RBSOA限(xian)定邊(bian)界(jie)前立即關斷器件，才能(neng)達(da)到(dao)保護器件的目的。

（3）短路超時（>10us）

短路超(chao)時(shi)是指IGBT所承(cheng)受的電(dian)流值達(da)到或超(chao)出SCSOA（短路安全工作區）所限定的最大邊界，比如4-5倍額(e)定電(dian)流時(shi)，必須在10us之內關斷(duan)IGBT。如果(guo)此時(shi)IGBT所承(cheng)受的最大電(dian)壓(ya)也超(chao)過器件(jian)標稱值，IGBT必須在更短的時(shi)間內被關斷(duan)。

2、過電壓損壞和靜電損壞

IGBT在(zai)關斷(duan)時，由于逆變電(dian)(dian)(dian)路(lu)中存在(zai)電(dian)(dian)(dian)感(gan)(gan)成(cheng)(cheng)分，關斷(duan)瞬間產生(sheng)尖峰(feng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)，如果尖峰(feng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)超(chao)(chao)過(guo)(guo)IGBT器(qi)件的(de)最高(gao)峰(feng)值電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)，將造成(cheng)(cheng)IGBT擊穿損(sun)壞。IGBT過(guo)(guo) 電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)損(sun)壞可(ke)分為(wei)集電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)柵極(ji)(ji)(ji)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)、柵極(ji)(ji)(ji)-發(fa)射極(ji)(ji)(ji)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)、高(gao)du/dt過(guo)(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)等。大多數過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)保護的(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)設(she)計都比(bi)較完善，但(dan)是(shi)(shi)對于由高(gao)du/dt所導致的(de)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)故障，基本上(shang)都是(shi)(shi)采用(yong)無(wu)感(gan)(gan)電(dian)(dian)(dian)容(rong)或者RCD結構吸收電(dian)(dian)(dian)路(lu)。由于吸收電(dian)(dian)(dian)路(lu)設(she)計的(de)吸收容(rong)量不夠而(er)造成(cheng)(cheng)IGBT損(sun)壞，對此可(ke)采用(yong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)鉗(qian)位(wei)，往往在(zai)集電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)-柵極(ji)(ji)(ji)兩端并接(jie)齊(qi)納二(er)極(ji)(ji)(ji)管，采用(yong)柵極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)動態控制，當集電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)瞬間超(chao)(chao)過(guo)(guo)齊(qi)納二(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)鉗(qian)位(wei)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時，超(chao)(chao)出的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)將疊加在(zai)柵極(ji)(ji)(ji)上(shang)（米勒效(xiao)應(ying)起作用(yong)），避(bi)免(mian)了IGBT因受集電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發(fa)射極(ji)(ji)(ji)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)而(er)損(sun)壞。

采用(yong)柵極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)動(dong)態控制可以(yi)解決(jue)過(guo)高(gao)的(de)(de)(de)du/dt帶(dai)來的(de)(de)(de)集(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)射(she)極(ji)(ji)(ji)瞬間(jian)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)問題，但是它(ta)的(de)(de)(de)弊端是當IGBT處于(yu)感性(xing)負載(zai)運行時(shi)，半橋結構中處于(yu)關斷的(de)(de)(de)IGBT，由于(yu)其反并聯(lian)二(er)極(ji)(ji)(ji)管（續流(liu)二(er)極(ji)(ji)(ji)管）的(de)(de)(de)恢復，其集(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)射(she)極(ji)(ji)(ji)兩端的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)急劇上(shang)升，從而承受瞬間(jian)很(hen)高(gao)的(de)(de)(de)du/dt。多數情況(kuang)下，該(gai)(gai)du/dt值要比IGBT正(zheng)常關斷時(shi)的(de)(de)(de)集(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)射(she)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)上(shang)升率高(gao)，由于(yu)米勒電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)（ Cres）的(de)(de)(de)存在，該(gai)(gai)du/dt值將 在集(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和(he)柵極(ji)(ji)(ji)之(zhi)間(jian)產生一個 瞬間(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，流(liu)向柵極(ji)(ji)(ji)驅動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)。該(gai)(gai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與柵極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)(de)阻抗相互作用(yong)，直接導致柵極(ji)(ji)(ji)-發(fa)(fa)(fa)射(she)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)UGE值的(de)(de)(de)升高(gao)，甚至(zhi)超過(guo)IGBT的(de)(de)(de)開(kai)通門限電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)VGEth值。出現惡劣的(de)(de)(de)情況(kuang)就(jiu)是使IGBT被誤觸(chu)發(fa)(fa)(fa)導通，導致變換(huan)器的(de)(de)(de)橋臂短路(lu)(lu)。

3、過熱損壞

過熱損(sun)壞一般指使(shi)用(yong)中(zhong)IGBT模塊的(de)結溫正超過晶片的(de)最大溫度限定，目前應(ying)用(yong)的(de)IGBT器件還是以(yi)(yi)Tjmax=150℃的(de)NPT技術為主(zhu)流的(de)，為此(ci)在IGBT模塊應(ying)用(yong)中(zhong)其結溫應(ying)限制在該(gai)值以(yi)(yi)下。

4、G-E間開放狀態下外加主電路電壓

在(zai)門(men)極(ji)一(yi)發射(she)極(ji)問開(kai) 放(fang)的狀(zhuang)(zhuang)態下外加主電(dian)路(lu)(lu)電(dian)壓(ya)(ya)，會使IGBT自動(dong)導通(tong)，通(tong)過過大的電(dian)流，使器件(jian)(jian)損壞(huai)（這(zhe)種現象是由于G-E間(jian)(jian)(jian)在(zai)開(kai)放(fang)狀(zhuang)(zhuang)下，外加主電(dian)壓(ya)(ya)，通(tong)過IGBT的反向(xiang)傳輸電(dian)容Cres給門(men)極(ji)-發射(she)極(ji)間(jian)(jian)(jian)的電(dian)毒(du)充電(dian)，使IGBT導通(tong)而(er)產生(sheng)的）。在(zai)IGBT器件(jian)(jian)試驗時，通(tong)過旋(xuan)轉開(kai)關等機(ji)械開(kai)關進行信(xin)號線(xian)的切換(huan)，由于切換(huan)時G_E間(jian)(jian)(jian)瞬間(jian)(jian)(jian)變(bian)為(wei)開(kai)放(fang)狀(zhuang)(zhuang)態，可(ke)(ke)能產生(sheng)上述現象而(er)損壞(huai)IGBT器件(jian)(jian)。另(ling)外，在(zai)機(ji)械開(kai)關出(chu)現振動(dong)的情況下，也存在(zai)同樣的時間(jian)(jian)(jian)段，可(ke)(ke)能損壞(huai)元件(jian)(jian)。為(wei)了防止(zhi)這(zhe)種損壞(huai)，必(bi)須先將主電(dian)路(lu)(lu)（C-E間(jian)(jian)(jian)）的電(dian)壓(ya)(ya)放(fang)電(dian)至0V,再進行門(men)極(ji)信(xin)號的切換(huan)。另(ling)外，對由多(duo)個IGBT器件(jian)(jian)（一(yi)組(zu)2個以(yi)上）構(gou)成的裝(zhuang)置在(zai)進行試驗等特性試驗時，測試IGBT器件(jian)(jian)以(yi)外的門(men)極(ji)一(yi)發射(she)極(ji)間(jian)(jian)(jian)必(bi)須予以(yi)短路(lu)(lu)。

5、機械應力對產品的破壞

IGBT器件(jian)的(de)端(duan)(duan)子(zi)如(ru)果受到強外力(li)或振(zhen)動(dong)(dong)，就會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)，有時(shi)會(hui)導致損壞IGBT器件(jian)內(nei)部電(dian)氣(qi)配(pei)線等情(qing)(qing)況。在將(jiang)IGBT器件(jian)實際安裝(zhuang)到裝(zhuang)置上時(shi)，應(ying)(ying)(ying)避免(mian)發(fa)生(sheng)(sheng)類似的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)。如(ru)果不(bu)(bu)固(gu)定門(men)極驅(qu)(qu)動(dong)(dong)用的(de)印(yin)(yin)刷(shua)基(ji)板即安裝(zhuang)時(shi)，裝(zhuang)置在搬運時(shi)由于(yu)受到振(zhen)動(dong)(dong)等原因，門(men)極驅(qu)(qu)動(dong)(dong)用的(de)印(yin)(yin)刷(shua)基(ji)板也振(zhen)動(dong)(dong)，從而使IGBT器件(jian)的(de)端(duan)(duan)子(zi)發(fa)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)，引起IGBT器件(jian)內(nei)部電(dian)氣(qi)配(pei)線的(de)損壞等問題。為了防止這(zhe)種不(bu)(bu)良情(qing)(qing)況的(de)發(fa)生(sheng)(sheng)，需(xu)要將(jiang)門(men)極驅(qu)(qu)動(dong)(dong)用的(de)印(yin)(yin)刷(shua)基(ji)板固(gu)定。

二、igbt模塊怎么測量好壞

判(pan)斷IGBT模(mo)塊是否損(sun)壞，一般需要先(xian)對其進行檢測，igbt模(mo)塊的檢測一般分為兩部分：

1、判斷極性

首先將萬用(yong)表(biao)(biao)(biao)撥(bo)在(zai)R×1KΩ擋，用(yong)萬用(yong)表(biao)(biao)(biao)測(ce)(ce)量時，若某一(yi)(yi)極(ji)(ji)(ji)與其它兩(liang)極(ji)(ji)(ji)阻(zu)值(zhi)為(wei)(wei)無(wu)窮大，調換表(biao)(biao)(biao)筆后該極(ji)(ji)(ji)與其它兩(liang)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)阻(zu)值(zhi)仍為(wei)(wei)無(wu)窮大，則判斷(duan)此極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)柵極(ji)(ji)(ji)（G），其余兩(liang)極(ji)(ji)(ji)再用(yong)萬用(yong)表(biao)(biao)(biao)測(ce)(ce)量，若測(ce)(ce)得(de)阻(zu)值(zhi)為(wei)(wei)無(wu)窮大，調換表(biao)(biao)(biao)筆后測(ce)(ce)量阻(zu)值(zhi)較小(xiao)。在(zai)測(ce)(ce)量阻(zu)值(zhi)較小(xiao)的(de)(de)一(yi)(yi)次中(zhong)，則判斷(duan)紅(hong)表(biao)(biao)(biao)筆接的(de)(de)為(wei)(wei)集電極(ji)(ji)(ji)（C）；黑表(biao)(biao)(biao)筆接地為(wei)(wei)發射極(ji)(ji)(ji)（E）。

2、判斷好壞

將萬用(yong)表(biao)撥在R×10KΩ擋，用(yong)黑表(biao)筆(bi)接(jie)IGBT的(de)(de)(de)集(ji)電極（C），紅表(biao)筆(bi)接(jie)IGBT 的(de)(de)(de)發射(she)極（E），此時萬用(yong)表(biao)的(de)(de)(de)指(zhi)針在零(ling)位。用(yong)手(shou)指(zhi)同時觸及一(yi)下柵極（G）和集(ji)電極（C），這時IGBT被(bei)觸發導通，萬用(yong)表(biao)的(de)(de)(de)指(zhi)針擺向(xiang)阻值較小的(de)(de)(de)方向(xiang)，并能站住指(zhi)示在某一(yi)位置。然后(hou)再用(yong)手(shou)指(zhi)同時觸及一(yi)下柵極（G）和發射(she)極（E），這時IGBT被(bei)阻斷，萬用(yong)表(biao)的(de)(de)(de)指(zhi)針回零(ling)。此時即可判斷IGBT是好的(de)(de)(de)。

三、IGBT模塊檢測注意事項

任(ren)何指針式萬(wan)(wan)用表(biao)皆可用于檢測IGBT。注意(yi)判(pan)斷(duan)IGBT好壞(huai)時(shi)，一定(ding)要將萬(wan)(wan)用表(biao)撥(bo)在R×10KΩ擋(dang)，因R×1KΩ擋(dang)以下各檔萬(wan)(wan)用表(biao)內部(bu)電(dian)池電(dian)壓太低(di)，檢測好壞(huai)時(shi)不能使IGBT導通，而無法判(pan)斷(duan)IGBT的好壞(huai)。