高壓大電流IGBT飽和壓降研究

2021-02-08 半導體技術人

1、 高壓大電流IGBT電參數指標：

1

工作溫度範圍

-55℃~+125℃

2

柵極-發射極電壓VGES

±20V

3

集電極-發射極擊穿電壓VCES

≥1200V

4

最大集電極脈衝電流ICM

216A

5

最大集電極電流IC

72A，TC=25℃

34A，TC=110℃

6

集電極-發射極飽和壓降VCEsat

≤2.7V，TC=25℃

≤4.2V，TC=150℃

7

開啟延遲時間tdon

≤30ns

8

上升時間tr

≤25ns

9

關斷延遲時間tdoff

≤240ns

10

下降時間tf

≤120ns

2、 脈衝集電極電流測試條件對器件電學性能的影響

    圖1為當集電極脈衝電流峰值為180A，上升時間為變量（10ns、100ns、1000ns）時，IGBT集電極-發射極電壓和結溫隨時間的變化（VGE=15V，TC=25℃）。由圖1 可見：對於某一確定的脈衝集電極電流測試條件，集電極-發射極電壓（VCE）均隨著時間的增大呈現出先增大後減小的變化特點，即在脈衝集電極電流的上升階段，存在集電極-發射結電壓尖峰，該尖峰電壓隨脈衝集電極電流上升時間的增大（di/dt減小）而降低，且產生的VCE脈衝半寬度隨著脈衝集電極電流上升時間的增大而減小。

   對於脈衝集電極電流上升時間為100ns的情況，VCE尖峰為578.811V，對應的時刻為74.84ns，此時的脈衝集電極電流為134.725A。當t=108.15ns時，VCE降低到358.06V，此時脈衝集電極電流達到穩定值180A。當t=121.47ns時，VCE降低到75.4V。器件內部電流路徑、晶格溫度分布如圖2所示。

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