??? 1.鎖定效應(yīng)
IGBT為四層結(jié)構(gòu)，體內(nèi)存在一個(gè)寄生晶體管，其等效電路如圖1所示。在V2的基極與發(fā)射極之間并有一個(gè)擴(kuò)展電阻Rb，在此電阻上，P型體區(qū)的橫向空穴會(huì)產(chǎn)生一定壓降，對(duì)J3結(jié)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)正偏電流范圍內(nèi)，這個(gè)正偏置電壓不大，對(duì)V2不起作用，當(dāng)Id大到一定程度時(shí)，該正偏置電壓足以使V2開(kāi)通，進(jìn)而使V2和V3處于飽和狀態(tài)，于是寄生晶體管開(kāi)通，柵極失去對(duì)集電極電流的控制作用，這就是所謂的IGBT的靜態(tài)鎖定效應(yīng)，IGBT發(fā)生鎖定效應(yīng)后，漏極電流增大，造成過(guò)高功耗，導(dǎo)致?lián)p壞。可見(jiàn)，漏極電流有一個(gè)臨界值Idm，當(dāng)Id> Idm時(shí)便會(huì)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)。
? 具有寄生晶體管的IGBT等效電路在IGBT 關(guān)斷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，假若dvds/dt過(guò)高，那么在J2結(jié)中引起的位移電流會(huì)增大，當(dāng)該電流流過(guò)體區(qū)擴(kuò)展電阻Rb時(shí)，也可產(chǎn)生足以使晶體管V2開(kāi)通的正向偏置電壓，滿(mǎn)足寄生晶體管開(kāi)通鎖定的條件，形成動(dòng)態(tài)鎖定效應(yīng)。為此，在應(yīng)用中必須防止IGBT發(fā)生鎖定效應(yīng)，為此可限制Idm值，或用加大柵極電阻RG的辦法延長(zhǎng)IGBT關(guān)斷時(shí)間，以減少dvds/dt值。值得指出的是，動(dòng)態(tài)鎖定效應(yīng)允許的漏極電流比靜態(tài)鎖定所允許的要小，IGBT 器件提供的Id值是按動(dòng)態(tài)鎖定效應(yīng)所允許的最大漏極電流來(lái)確定的。鎖定效應(yīng)曾限制 IGBT 電流容量提高，這個(gè)問(wèn)題在20世紀(jì)90 年代中后期開(kāi)始逐漸解決，即將IGBT與反并聯(lián)的快速二極管封裝在一起，制成模塊，成為逆導(dǎo)器件。
2．安全工作區(qū)
安全工作區(qū)（SOA)反映了一個(gè)功率器件同時(shí)承受一定電壓和電流的能力。IGBT的安全工作區(qū)可以分為三個(gè)主要區(qū)域：
1)正向?qū)╗正向偏置安全工作區(qū)( FBSOA)]。這部分安全工作區(qū)是指電子和空穴電流在導(dǎo)通瞬態(tài)時(shí)流過(guò)的區(qū)域。在lc處于飽和狀態(tài)時(shí)，IGBT所能承受的最大電壓是器件的物理極限。IGBT開(kāi)通時(shí)的正向偏置安全工作區(qū)由 電流、電壓和功耗三條邊界極限包圍而成（最大集電極電流、最大集電極—發(fā)射極間電壓和最大集電極功耗）。最大集電極電流ICmax是根據(jù)避免動(dòng)態(tài)鎖定效應(yīng)而設(shè)定的，最大集電極—發(fā)射極電壓VCEmax是由IGBT中晶體管V2的擊穿電壓所確定，最大功耗則是由最高允許結(jié)溫所決定。導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)熱越嚴(yán)重，安全工作區(qū)則越窄。
?2)反向偏置安全工作區(qū)(Reverse Bias Safe Operation Area，RBSOA)? 由反向最大集電極電流、最大集電極—發(fā)射極間電壓和最大允許電壓上升率dvCE/dt 確定，這個(gè)區(qū)域表示柵偏壓為零或負(fù)值但因空穴電流沒(méi)有消失，麗；存在時(shí)的關(guān)斷瞬態(tài)。IGBT的反向偏置安全工作區(qū)如圖2b所示，它隨IGBT 關(guān)斷時(shí)的dvCE/dt而改變，dvCE/dt越高，RBSOA越窄。
3)短路安全工作區(qū)（短路安全運(yùn)行Short CircUit Safe Operation Area，SCSOA）。SCSOA是在電源電壓條件下接通器件后，所測(cè)得的驅(qū)動(dòng)電路控制被測(cè)試器件的時(shí)間最大值。
在設(shè)計(jì)緩沖電路時(shí)要保證使關(guān)斷時(shí)VCE - IC的工作軌跡全部容納在該RBSOA區(qū)域內(nèi)。由于SCSOA區(qū)在集電極電流變大時(shí)有變窄的傾向，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中需要加以注意。
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