短路耐受時(shí)間是指IGBT在短路條件下能夠持續(xù)導(dǎo)通而不發(fā)生故障的時(shí)間。這個(gè)參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)保護(hù)策略的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,因?yàn)樗鼪Q定了系統(tǒng)在檢測(cè)到短路并采取措施(如關(guān)閉IGBT或限制電流)之前可以容忍的最長(zhǎng)時(shí)間。
在測(cè)量IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的短路耐受時(shí)間時(shí),我們通常使用一個(gè)特定的測(cè)試電路。該電路中,一個(gè)電容器通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)電路與IGBT相連。當(dāng)IGBT處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),施加電源電壓VCC。
隨后,通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)電路使IGBT導(dǎo)通,電容器中積蓄的電荷會(huì)突然釋放并流入IGBT。這個(gè)過(guò)程會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生,而IGBT在經(jīng)過(guò)一定的導(dǎo)通時(shí)間后可能會(huì)損壞。這個(gè)導(dǎo)通時(shí)間,即短路耐受時(shí)間,會(huì)受到VCC電壓、溫度、封裝類型等多種因素的影響,通常在幾微秒到幾十微秒之間。
在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中,通過(guò)控制柵極驅(qū)動(dòng)電路逐步延長(zhǎng)IGBT的導(dǎo)通時(shí)間,以確定器件何時(shí)會(huì)發(fā)生損壞。這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)進(jìn)行,以準(zhǔn)確測(cè)量出IGBT在損壞前能夠承受的最大導(dǎo)通時(shí)間。另一種方法是,驗(yàn)證IGBT在規(guī)定的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)是否保持完好,以此來(lái)判斷其是否合格。

以ROHM公司的IGBT RGS系列為例,其最短的短路耐受時(shí)間為8微秒。在波形圖中,我們可以看到當(dāng)IGBT根據(jù)柵極信號(hào)導(dǎo)通(即發(fā)生短路)時(shí),集電極電流開(kāi)始流動(dòng)。如果在13.5微秒后,IGBT根據(jù)柵極信號(hào)關(guān)閉,集電極電流被切斷,這表明在這個(gè)測(cè)試條件下,IGBT沒(méi)有損壞,能夠承受至少13.5微秒的短路時(shí)間。這超出了8微秒的保證值,顯示出有一定的余量。
集電極電壓在短路和關(guān)斷后的變化取決于電容器到IGBT集電極引腳間的寄生電感的充電或放電過(guò)程,導(dǎo)致電壓在短時(shí)間內(nèi)下降或上升。之后,集電極電壓會(huì)恢復(fù)到VCC水平。由于發(fā)熱的影響,隨著時(shí)間的推移,集電極電流會(huì)逐漸減少。
為了確保系統(tǒng)的可靠性和安全性,設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的IGBT,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)策略。這通常涉及到對(duì)IGBT的短路耐受時(shí)間進(jìn)行測(cè)試,以確定其在特定條件下的性能。通過(guò)這些測(cè)試,可以確定在發(fā)生短路時(shí)需要采取的保護(hù)措施,以及在設(shè)計(jì)階段考慮的冗余和安全系數(shù)。
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