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(dao)容性(xing)或感性(xing)負載的(de)沖(chong)擊，可能導致模(mo)塊損壞，一(yi)般igbt模(mo)塊損壞的(de)原因主要有：

1、過電流損壞

（1）鎖定效應

IGBT為復合(he)器件， 其內(nei)有一(yi)個(ge)寄(ji)生晶閘管(guan)，在規定的(de)漏極(ji)(ji)電流(liu)(liu)范圍內(nei)，NPN的(de)正(zheng)偏壓(ya)不足(zu)以使(shi)NPN晶體(ti)管(guan)導通(tong)(tong)，當漏極(ji)(ji)電流(liu)(liu)大(da)到一(yi)定程度時， 這個(ge)正(zheng)偏壓(ya)足(zu)以使(shi)NPN晶體(ti)管(guan)開通(tong)(tong)，進而(er)使(shi)NPN或(huo)PNP晶體(ti)管(guan)處于(yu)飽和狀態，于(yu)是寄(ji)生晶閘管(guan)開通(tong)(tong)，柵極(ji)(ji)失(shi)去了(le)控制作用，便發生了(le)鎖定效應。IGBT發生鎖定效應后，集電極(ji)(ji)電流(liu)(liu)過大(da)，造成(cheng)了(le)過高的(de)功(gong)耗(hao)而(er)導致器件損壞。

（2）長時間過流運行

IGBT模塊長時間(jian)過流(liu)運(yun)行是指IGBT的運(yun)行指標達(da)到(dao)(dao)或超出RBSOA（反偏安全(quan)工作區）所(suo)限(xian)定(ding)的電流(liu)安全(quan)邊界(jie)（如選(xuan)型失(shi)誤、安全(quan)系(xi)數偏小等），出現這種情況時，電路必須能在電流(liu)到(dao)(dao)達(da)RBSOA限(xian)定(ding)邊界(jie)前(qian)立即關斷器件，才能達(da)到(dao)(dao)保護器件的目的。

（3）短路超時（>10us）

短(duan)(duan)路(lu)超時(shi)是(shi)指(zhi)IGBT所(suo)承(cheng)受的(de)電流(liu)值達到或超出(chu)SCSOA（短(duan)(duan)路(lu)安全工(gong)作區）所(suo)限定(ding)的(de)最(zui)大(da)邊(bian)界，比如(ru)4-5倍額定(ding)電流(liu)時(shi)，必須在10us之(zhi)內(nei)關(guan)斷(duan)IGBT。如(ru)果此時(shi)IGBT所(suo)承(cheng)受的(de)最(zui)大(da)電壓(ya)也超過器(qi)件標稱值，IGBT必須在更短(duan)(duan)的(de)時(shi)間內(nei)被關(guan)斷(duan)。

2、過電壓損壞和靜電損壞

IGBT在(zai)(zai)關斷時(shi)，由于(yu)(yu)逆(ni)變電(dian)(dian)路中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)電(dian)(dian)感成(cheng)分(fen)，關斷瞬間產生尖(jian)峰電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)，如果(guo)尖(jian)峰電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)超(chao)過(guo)(guo)(guo)(guo)IGBT器件的最(zui)高(gao)峰值電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)，將(jiang)造成(cheng)IGBT擊穿損(sun)壞(huai)(huai)。IGBT過(guo)(guo)(guo)(guo) 電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)損(sun)壞(huai)(huai)可(ke)分(fen)為集電(dian)(dian)極(ji)(ji)柵(zha)(zha)極(ji)(ji)過(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)、柵(zha)(zha)極(ji)(ji)-發射極(ji)(ji)過(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)、高(gao)du/dt過(guo)(guo)(guo)(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)等。大多數過(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)保護的電(dian)(dian)路設計都比較完(wan)善，但是對(dui)于(yu)(yu)由高(gao)du/dt所(suo)導致的過(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)故障，基本上都是采(cai)用無(wu)感電(dian)(dian)容(rong)或(huo)者RCD結構吸收(shou)電(dian)(dian)路。由于(yu)(yu)吸收(shou)電(dian)(dian)路設計的吸收(shou)容(rong)量不夠而造成(cheng)IGBT損(sun)壞(huai)(huai)，對(dui)此(ci)可(ke)采(cai)用電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鉗位(wei)，往(wang)往(wang)在(zai)(zai)集電(dian)(dian)極(ji)(ji)-柵(zha)(zha)極(ji)(ji)兩端并接齊納(na)二極(ji)(ji)管，采(cai)用柵(zha)(zha)極(ji)(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)動(dong)態控(kong)制，當集電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)瞬間超(chao)過(guo)(guo)(guo)(guo)齊納(na)二極(ji)(ji)管的鉗位(wei)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)，超(chao)出(chu)的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)將(jiang)疊加在(zai)(zai)柵(zha)(zha)極(ji)(ji)上（米勒(le)效應起作用），避免了IGBT因受集電(dian)(dian)極(ji)(ji)發射極(ji)(ji)過(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)而損(sun)壞(huai)(huai)。

采用柵極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)壓(ya)(ya)動(dong)態控制可(ke)以解決過高(gao)的(de)(de)du/dt帶來的(de)(de)集電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)瞬(shun)間過電(dian)壓(ya)(ya)問題，但是它的(de)(de)弊端是當IGBT處于(yu)(yu)(yu)感性負載運行時(shi)，半橋(qiao)結構中處于(yu)(yu)(yu)關斷的(de)(de)IGBT，由于(yu)(yu)(yu)其反并聯(lian)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管（續流二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管）的(de)(de)恢復，其集電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)兩端的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)急(ji)劇上升(sheng)，從而承受(shou)瞬(shun)間很高(gao)的(de)(de)du/dt。多數情況下，該du/dt值要比(bi)IGBT正常關斷時(shi)的(de)(de)集電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)壓(ya)(ya)上升(sheng)率高(gao)，由于(yu)(yu)(yu)米勒(le)電(dian)容（ Cres）的(de)(de)存在，該du/dt值將 在集電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和柵極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)之間產生一個 瞬(shun)間電(dian)流，流向柵極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)驅動(dong)電(dian)路(lu)(lu)。該電(dian)流與柵極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)阻抗相互作用，直接(jie)導(dao)致柵極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)-發射(she)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)壓(ya)(ya)UGE值的(de)(de)升(sheng)高(gao)，甚至超過IGBT的(de)(de)開(kai)通門限電(dian)壓(ya)(ya)VGEth值。出(chu)現惡(e)劣的(de)(de)情況就是使IGBT被(bei)誤觸發導(dao)通，導(dao)致變換器的(de)(de)橋(qiao)臂短(duan)路(lu)(lu)。

3、過熱損壞

過(guo)熱損壞(huai)一般指(zhi)使用中IGBT模塊的結(jie)溫正(zheng)超過(guo)晶片的最(zui)大溫度限定，目前(qian)應用的IGBT器件(jian)還是以Tjmax=150℃的NPT技術為主流的，為此在IGBT模塊應用中其結(jie)溫應限制在該(gai)值(zhi)以下。

4、G-E間開放狀態下外加主電路電壓

在(zai)門極(ji)(ji)一(yi)發(fa)射極(ji)(ji)問開(kai)(kai)(kai)(kai) 放的(de)(de)(de)狀態(tai)下外(wai)加(jia)主(zhu)電(dian)路(lu)電(dian)壓(ya)，會使(shi)IGBT自動導(dao)通，通過(guo)(guo)過(guo)(guo)大的(de)(de)(de)電(dian)流，使(shi)器件(jian)損壞(huai)（這種現象(xiang)是由(you)于G-E間在(zai)開(kai)(kai)(kai)(kai)放狀下，外(wai)加(jia)主(zhu)電(dian)壓(ya)，通過(guo)(guo)IGBT的(de)(de)(de)反向傳輸(shu)電(dian)容Cres給門極(ji)(ji)-發(fa)射極(ji)(ji)間的(de)(de)(de)電(dian)毒(du)充電(dian)，使(shi)IGBT導(dao)通而(er)產生的(de)(de)(de)）。在(zai)IGBT器件(jian)試驗時(shi)(shi)，通過(guo)(guo)旋(xuan)轉開(kai)(kai)(kai)(kai)關等機械(xie)開(kai)(kai)(kai)(kai)關進行(xing)信(xin)號線的(de)(de)(de)切(qie)換(huan)，由(you)于切(qie)換(huan)時(shi)(shi)G_E間瞬(shun)間變為(wei)開(kai)(kai)(kai)(kai)放狀態(tai)，可能(neng)(neng)產生上(shang)(shang)述現象(xiang)而(er)損壞(huai)IGBT器件(jian)。另(ling)外(wai)，在(zai)機械(xie)開(kai)(kai)(kai)(kai)關出現振動的(de)(de)(de)情(qing)況下，也存在(zai)同樣的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間段(duan)，可能(neng)(neng)損壞(huai)元件(jian)。為(wei)了防止這種損壞(huai)，必須先將(jiang)主(zhu)電(dian)路(lu)（C-E間）的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)放電(dian)至0V,再進行(xing)門極(ji)(ji)信(xin)號的(de)(de)(de)切(qie)換(huan)。另(ling)外(wai)，對由(you)多個(ge)IGBT器件(jian)（一(yi)組2個(ge)以(yi)(yi)上(shang)(shang)）構成(cheng)的(de)(de)(de)裝置在(zai)進行(xing)試驗等特(te)性(xing)試驗時(shi)(shi)，測試IGBT器件(jian)以(yi)(yi)外(wai)的(de)(de)(de)門極(ji)(ji)一(yi)發(fa)射極(ji)(ji)間必須予以(yi)(yi)短路(lu)。

5、機械應力對產品的破壞

IGBT器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)端(duan)(duan)子如果受到強(qiang)外力(li)或振(zhen)(zhen)動(dong)，就(jiu)會產生(sheng)(sheng)應力(li)，有時(shi)會導致損壞IGBT器(qi)(qi)件(jian)內部電(dian)氣配(pei)線(xian)等(deng)(deng)情況。在將IGBT器(qi)(qi)件(jian)實際安裝到裝置上時(shi)，應避免發生(sheng)(sheng)類(lei)似的(de)(de)(de)(de)應力(li)。如果不(bu)固定(ding)門(men)極(ji)驅動(dong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)印(yin)(yin)刷(shua)基板即安裝時(shi)，裝置在搬(ban)運時(shi)由(you)于(yu)受到振(zhen)(zhen)動(dong)等(deng)(deng)原因(yin)，門(men)極(ji)驅動(dong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)印(yin)(yin)刷(shua)基板也(ye)振(zhen)(zhen)動(dong)，從而使IGBT器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)端(duan)(duan)子發生(sheng)(sheng)應力(li)，引起IGBT器(qi)(qi)件(jian)內部電(dian)氣配(pei)線(xian)的(de)(de)(de)(de)損壞等(deng)(deng)問題。為了防止這種不(bu)良情況的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)(sheng)，需要(yao)將門(men)極(ji)驅動(dong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)印(yin)(yin)刷(shua)基板固定(ding)。

二、igbt模塊怎么測量好壞

判斷IGBT模塊是否損(sun)壞，一般(ban)(ban)需要先對其(qi)進行(xing)檢(jian)測，igbt模塊的檢(jian)測一般(ban)(ban)分(fen)為兩部分(fen)：

1、判斷極性

首(shou)先將萬用(yong)表(biao)撥在(zai)R×1KΩ擋，用(yong)萬用(yong)表(biao)測(ce)量時，若某一極(ji)與(yu)其(qi)它兩(liang)極(ji)阻(zu)值(zhi)為(wei)(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大，調換(huan)表(biao)筆(bi)后該(gai)極(ji)與(yu)其(qi)它兩(liang)極(ji)的阻(zu)值(zhi)仍為(wei)(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大，則判(pan)斷(duan)此極(ji)為(wei)(wei)(wei)柵極(ji)（G），其(qi)余兩(liang)極(ji)再用(yong)萬用(yong)表(biao)測(ce)量，若測(ce)得阻(zu)值(zhi)為(wei)(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大，調換(huan)表(biao)筆(bi)后測(ce)量阻(zu)值(zhi)較小。在(zai)測(ce)量阻(zu)值(zhi)較小的一次中，則判(pan)斷(duan)紅表(biao)筆(bi)接(jie)(jie)的為(wei)(wei)(wei)集電(dian)極(ji)（C）；黑(hei)表(biao)筆(bi)接(jie)(jie)地為(wei)(wei)(wei)發射(she)極(ji)（E）。

2、判斷好壞

將(jiang)萬用(yong)(yong)表撥在(zai)(zai)R×10KΩ擋，用(yong)(yong)黑表筆接(jie)IGBT的(de)(de)集(ji)電(dian)極（C），紅表筆接(jie)IGBT 的(de)(de)發(fa)射極（E），此(ci)時萬用(yong)(yong)表的(de)(de)指(zhi)(zhi)(zhi)針在(zai)(zai)零(ling)位(wei)。用(yong)(yong)手指(zhi)(zhi)(zhi)同(tong)時觸及一(yi)下柵(zha)極（G）和集(ji)電(dian)極（C），這(zhe)時IGBT被觸發(fa)導(dao)通(tong)，萬用(yong)(yong)表的(de)(de)指(zhi)(zhi)(zhi)針擺向(xiang)阻(zu)值較小(xiao)的(de)(de)方(fang)向(xiang)，并能站住指(zhi)(zhi)(zhi)示在(zai)(zai)某一(yi)位(wei)置(zhi)。然后(hou)再用(yong)(yong)手指(zhi)(zhi)(zhi)同(tong)時觸及一(yi)下柵(zha)極（G）和發(fa)射極（E），這(zhe)時IGBT被阻(zu)斷，萬用(yong)(yong)表的(de)(de)指(zhi)(zhi)(zhi)針回零(ling)。此(ci)時即可判斷IGBT是好的(de)(de)。

三、IGBT模塊檢測注意事項

任(ren)何(he)指針(zhen)式萬用(yong)(yong)表(biao)皆可(ke)用(yong)(yong)于檢測(ce)IGBT。注意(yi)判(pan)斷IGBT好(hao)壞(huai)時，一定要將萬用(yong)(yong)表(biao)撥(bo)在R×10KΩ擋，因(yin)R×1KΩ擋以下各檔萬用(yong)(yong)表(biao)內(nei)部電池(chi)電壓太低，檢測(ce)好(hao)壞(huai)時不能使(shi)IGBT導通(tong)，而無法判(pan)斷IGBT的好(hao)壞(huai)。