一、igbt模塊損壞的原因有哪些

IGBT模塊是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在使用過(guò)程中，IGBT模塊受到容性或感性負(fù)載的沖擊，可能導(dǎo)致模塊損壞，一般igbt模塊損壞的原因主要有：

1、過(guò)電流損壞

（1）鎖定效應(yīng)

IGBT為復(fù)合器件， 其內(nèi)有一個(gè)寄生晶閘管，在規(guī)定的漏極電流范圍內(nèi)，NPN的正偏壓不足以使NPN晶體管導(dǎo)通，當(dāng)漏極電流大到一定程度時(shí)， 這個(gè)正偏壓足以使NPN晶體管開(kāi)通，進(jìn)而使NPN或PNP晶體管處于飽和狀態(tài)，于是寄生晶閘管開(kāi)通，柵極失去了控制作用，便發(fā)生了鎖定效應(yīng)。IGBT發(fā)生鎖定效應(yīng)后，集電極電流過(guò)大，造成了過(guò)高的功耗而導(dǎo)致器件損壞。

（2）長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流運(yùn)行

IGBT模塊長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流運(yùn)行是指IGBT的運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到或超出RBSOA（反偏安全工作區(qū)）所限定的電流安全邊界（如選型失誤、安全系數(shù)偏小等），出現(xiàn)這種情況時(shí)，電路必須能在電流到達(dá)RBSOA限定邊界前立即關(guān)斷器件，才能達(dá)到保護(hù)器件的目的。

（3）短路超時(shí)（>10us）

短路超時(shí)是指IGBT所承受的電流值達(dá)到或超出SCSOA（短路安全工作區(qū)）所限定的最大邊界，比如4-5倍額定電流時(shí)，必須在10us之內(nèi)關(guān)斷IGBT。如果此時(shí)IGBT所承受的最大電壓也超過(guò)器件標(biāo)稱(chēng)值，IGBT必須在更短的時(shí)間內(nèi)被關(guān)斷。

2、過(guò)電壓損壞和靜電損壞

IGBT在關(guān)斷時(shí)，由于逆變電路中存在電感成分，關(guān)斷瞬間產(chǎn)生尖峰電壓，如果尖峰電壓超過(guò)IGBT器件的最高峰值電壓，將造成IGBT擊穿損壞。IGBT過(guò) 電壓損壞可分為集電極柵極過(guò)電壓、柵極-發(fā)射極過(guò)電壓、高du/dt過(guò)壓電等。大多數(shù)過(guò)電壓保護(hù)的電路設(shè)計(jì)都比較完善，但是對(duì)于由高du/dt所導(dǎo)致的過(guò)電壓故障，基本上都是采用無(wú)感電容或者RCD結(jié)構(gòu)吸收電路。由于吸收電路設(shè)計(jì)的吸收容量不夠而造成IGBT損壞，對(duì)此可采用電壓鉗位，往往在集電極-柵極兩端并接齊納二極管，采用柵極電壓動(dòng)態(tài)控制，當(dāng)集電極電壓瞬間超過(guò)齊納二極管的鉗位電壓時(shí)，超出的電壓將疊加在柵極上（米勒效應(yīng)起作用），避免了IGBT因受集電極發(fā)射極過(guò)電壓而損壞。

采用柵極電壓動(dòng)態(tài)控制可以解決過(guò)高的du/dt帶來(lái)的集電極發(fā)射極瞬間過(guò)電壓?jiǎn)栴}，但是它的弊端是當(dāng)IGBT處于感性負(fù)載運(yùn)行時(shí)，半橋結(jié)構(gòu)中處于關(guān)斷的IGBT，由于其反并聯(lián)二極管（續(xù)流二極管）的恢復(fù)，其集電極發(fā)射極兩端的電壓急劇上升，從而承受瞬間很高的du/dt。多數(shù)情況下，該du/dt值要比IGBT正常關(guān)斷時(shí)的集電極發(fā)射極電壓上升率高，由于米勒電容（ Cres）的存在，該du/dt值將 在集電極和柵極之間產(chǎn)生一個(gè) 瞬間電流，流向柵極驅(qū)動(dòng)電路。該電流與柵極電路的阻抗相互作用，直接導(dǎo)致柵極-發(fā)射極電壓UGE值的升高，甚至超過(guò)IGBT的開(kāi)通門(mén)限電壓VGEth值。出現(xiàn)惡劣的情況就是使IGBT被誤觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)致變換器的橋臂短路。

3、過(guò)熱損壞

過(guò)熱損壞一般指使用中IGBT模塊的結(jié)溫正超過(guò)晶片的最大溫度限定，目前應(yīng)用的IGBT器件還是以Tjmax=150℃的NPT技術(shù)為主流的，為此在IGBT模塊應(yīng)用中其結(jié)溫應(yīng)限制在該值以下。

4、G-E間開(kāi)放狀態(tài)下外加主電路電壓

在門(mén)極一發(fā)射極問(wèn)開(kāi) 放的狀態(tài)下外加主電路電壓，會(huì)使IGBT自動(dòng)導(dǎo)通，通過(guò)過(guò)大的電流，使器件損壞（這種現(xiàn)象是由于G-E間在開(kāi)放狀下，外加主電壓，通過(guò)IGBT的反向傳輸電容Cres給門(mén)極-發(fā)射極間的電毒充電，使IGBT導(dǎo)通而產(chǎn)生的）。在IGBT器件試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)等機(jī)械開(kāi)關(guān)進(jìn)行信號(hào)線的切換，由于切換時(shí)G_E間瞬間變?yōu)殚_(kāi)放狀態(tài)，可能產(chǎn)生上述現(xiàn)象而損壞IGBT器件。另外，在機(jī)械開(kāi)關(guān)出現(xiàn)振動(dòng)的情況下，也存在同樣的時(shí)間段，可能損壞元件。為了防止這種損壞，必須先將主電路（C-E間）的電壓放電至0V,再進(jìn)行門(mén)極信號(hào)的切換。另外，對(duì)由多個(gè)IGBT器件（一組2個(gè)以上）構(gòu)成的裝置在進(jìn)行試驗(yàn)等特性試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試IGBT器件以外的門(mén)極一發(fā)射極間必須予以短路。

5、機(jī)械應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的破壞

IGBT器件的端子如果受到強(qiáng)外力或振動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞IGBT器件內(nèi)部電氣配線等情況。在將IGBT器件實(shí)際安裝到裝置上時(shí)，應(yīng)避免發(fā)生類(lèi)似的應(yīng)力。如果不固定門(mén)極驅(qū)動(dòng)用的印刷基板即安裝時(shí)，裝置在搬運(yùn)時(shí)由于受到振動(dòng)等原因，門(mén)極驅(qū)動(dòng)用的印刷基板也振動(dòng)，從而使IGBT器件的端子發(fā)生應(yīng)力，引起IGBT器件內(nèi)部電氣配線的損壞等問(wèn)題。為了防止這種不良情況的發(fā)生，需要將門(mén)極驅(qū)動(dòng)用的印刷基板固定。

二、igbt模塊怎么測(cè)量好壞

判斷IGBT模塊是否損壞，一般需要先對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，igbt模塊的檢測(cè)一般分為兩部分：

1、判斷極性

首先將萬(wàn)用表?yè)茉赗×1KΩ擋，用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，若某一極與其它兩極阻值為無(wú)窮大，調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無(wú)窮大，則判斷此極為柵極（G），其余兩極再用萬(wàn)用表測(cè)量，若測(cè)得阻值為無(wú)窮大，調(diào)換表筆后測(cè)量阻值較小。在測(cè)量阻值較小的一次中，則判斷紅表筆接的為集電極（C）；黑表筆接地為發(fā)射極（E）。

2、判斷好壞

將萬(wàn)用表?yè)茉赗×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT的集電極（C），紅表筆接IGBT 的發(fā)射極（E），此時(shí)萬(wàn)用表的指針在零位。用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時(shí)IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通，萬(wàn)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(shí)觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時(shí)IGBT被阻斷，萬(wàn)用表的指針回零。此時(shí)即可判斷IGBT是好的。

三、IGBT模塊檢測(cè)注意事項(xiàng)

任何指針式萬(wàn)用表皆可用于檢測(cè)IGBT。注意判斷IGBT好壞時(shí)，一定要將萬(wàn)用表?yè)茉赗×10KΩ擋，因R×1KΩ擋以下各檔萬(wàn)用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測(cè)好壞時(shí)不能使IGBT導(dǎo)通，而無(wú)法判斷IGBT的好壞。