Q：IGBT器件導通時柵極電荷Qg的充電過程是怎樣的？
答：柵極電荷QG和柵極電壓vge之間的關係如IGBT器件（如IHZA50N65EH7）資料手冊中的圖1所示。 圖2是IGBT器件的簡化原理圖。 柵極電荷的充電過程可分為以下三個區域。 電容CGE在AB時間段之間充電，當柵極電壓VGE達到柵極閾值電壓VGETH時，IGBT器件開始工作。 在BC時間段內，柵極的充電過程由反饋電容CGC（又稱公尺勒電容）決定，此時VCE電壓不斷降低，電流IGC通過CGC對柵極放電，此時柵極電壓保持恆定，這種現象稱為公尺勒平台。 在CD期間，IGBT器件進入飽和狀態，DVCE DT將降至零，此時IG的柵極電流繼續對柵極-發射極電容CGE充電，柵極電壓繼續上公升。
圖1
圖2問：在實際應用中，如何確定IGBT器件的外部柵極電阻值？
答：柵極驅動電阻的選擇對IGBT的開關特性和開關損耗有很大影響。 在IGBT資料手冊中，柵極電阻RGON RGOFF是圖3所示開關損耗測試條件中的重要條件，選擇的原則是指定器件測試條件下的值，例如，在室溫和1/10電流下，應保證RGON的值不**。
柵極電阻除了限制柵極的充放電電流，影響IGBT的開關速度外，還有其他作用，如：增加驅動迴路的功率損耗; 減少電磁干擾; 防止柵極振盪; 避免裝置的寄生導通等。 為了充分利用IGBT器件的開關效能，柵極驅動電路通常使用獨立的柵極電阻進行導通和關斷，如圖4所示。 關斷環串聯快恢復二極體可以使柵極關斷電阻小於導通電阻，這主要是由於對於某些功率器件來說，關斷延遲時間往往比導通延遲時間長。
圖3
另一方面，為了避免器件的寄生導通，如圖5所示，如果關斷柵極電阻較大，則IGBT在關斷過程中在高DV DT和公尺勒電容CGC的作用下關斷，按公式。
IGBT的柵極電壓會公升高，一旦VGE電壓高於VGEH的閾值電壓，就會造成IGBT器件的寄生開路，如果半橋電路出現上下管直通現象，就會影響系統的可靠性。 如果關斷電阻太小，則在關斷期間，由於DI DT過高，可能會引起較大的VCE電壓尖峰，從而導致器件損壞。 因此，在選擇柵極電阻時，需要權衡開關速度和可靠性。 在IGBT資料手冊中，圖6顯示了指定測試條件下IGBT開關損耗和柵極電阻的曲線，也可以作為設計人員的參考。 但是，為了保證柵極電阻的選擇真正適用於實際系統應用，應在實際系統中進行實驗驗證。 有關柵極電阻選擇和注意事項的更多資訊，請參閱應用筆記：AN2015-06
圖5
圖6問：IGBT器件柵極電壓波形振盪的原因是什麼？
答：在電力電子應用中，經常會出現柵極電壓波形振盪。 如圖7所示，驅動電流IG流經驅動迴路的柵極電阻RG，寄生電感LP和IGBT器件的寄生電容CG，形成諧振電路，在勵磁作用下發生振盪。 為了避免或抑制振盪，最重要的一點是優化PCB驅動電路的布局，降低驅動環路的寄生電感LP。 一方面，可以縮短走線長度，使柵極環路盡可能短，通常將寄生電感降低 1 nh mm。 當IGBT器件具有開爾文發射極引腳時，如圖8所示，驅動環路的返回端可以選擇連線到開爾文發射極引腳。
圖7
圖8 在設計中，當上述優化方法由於幾何原因無法實現時，可以採用較大的柵極電阻來增加驅動迴路的阻尼效果，抑制柵極振盪。 簡單地增加柵極電阻會降低效率，並可能導致開關過程中的延遲時間延長，因此應謹慎選擇電阻值。 此外，如果PCB空間允許，柵極電阻應盡可能靠近IGBT器件的柵極引腳。
問：IGBT器件的最短導通時間是多少？
答：當IGBT或二極體晶元首次導通時，它不會立即充滿載波，當載流子展開時IGBT或二極體晶元關閉時，與載波完全充滿後的關斷相比，當前變化率DIC DT或DIF DT可能會增加。 由於DI DT的增加和換向雜散電感的影響，IGBT在關斷時會產生更高的電壓過衝，這也可能導致二極體的反向恢復電流增加，從而導致“斷斷”現象。 這種現象是否發生主要與晶元技術、電壓和負載電流有關。 需要注意的是，不同的器件在導通過程中表現出不同的電壓過衝現象，這意味著對最小導通時間的影響沒有統一的結論。 在應用中，IGBT器件的最小導通時間需要根據實際情況進行調整。
問：IGBT器件能承受背壓嗎？ 反向阻斷電壓能力是否與VCE擊穿電壓有關？
答：如圖9所示，與MOSFET相比，IGBT器件不包含體二極體，因此IGBT器件只能沿乙個方向流動電流，即從集電極方向流向發射極方向，因此IGBT器件應避免受到反向電壓的影響。 由於大多數工業應用都是感性負載，因此需要在IGBT晶元旁邊解並乙個二極體晶元，或者乾脆選擇整合二極體晶元的IGBT器件。 例如，採用新型 600 V Trenchstop Performance 技術的 IGBT 器件主要用於工業驅動器、太陽能逆變器和大型家用電器，可帶和不帶併聯二極體，如圖 10 所示。
圖 9、圖 10問：如何計算IGBT器件的工作結溫（TVJ）？
答：按以下公式計算：
其中熱阻。
關於IGBT器件在瞬態脈衝時的數值，可以參考資料手冊中的瞬態熱阻曲線，如圖11所示。
是IGBT器件的總損耗，包括開關損耗和導通損耗。 通過測試IGBT器件的開關波形，可以得到單個週期的開關損耗，IGBT器件通過電壓和電流的乘積進行積分。 IGBT在應用中系統損耗的計算可以在以下文章中找到： 乾貨|如何評估系統中IGBT模組的損耗。
是IGBT器件的外殼溫度。 IGBT器件最終計算出的工作結溫不能超過資料手冊中的最大工作結溫。
如圖 12 所示。
圖 11、圖 12問：在選擇IGBT器件的柵極驅動器時，如何計算驅動晶元為IGBT器件提供的最大峰值電流？
答：在選擇柵極驅動器時，乙個重要的引數是驅動器的最大峰值電流。 可以使用以下公式估計此引數：
其中必須提供給驅動器的峰值電流 （a）;
是用於導通IGBT的正柵極電壓（V）;
是用於關斷IGBT的負柵極電壓（V）或0;
是IGBT內部的柵極電阻（ ）。
是IGBT外的柵極電阻（ ）
0.7.實際應用中計算峰值電流的校正係數。 如果在IGBT驅動器的外部新增乙個柵極-發射極電容CGE ext，則近似方法是將該電容器等同於內部柵極電阻短路，即
該引數可以設定為0。 如果使用不同的柵極電阻RGON和RGOFF，則所需的峰值電流由較小的電阻確定，然後選擇柵極驅動器。
Q：如何理解IGBT模組資料表中短路SC資料的含義？
答：如圖13所示，短路時間TP表示短路對IGBT器件的影響時間長短，IGBT的短路特性通常與驅動電壓VGE、直流母線電壓VCC和設定發射極電壓VCE、短路時間TP、結溫TVJ、IGBT技術等幾個引數有關。 圖14是短路測試的電壓和電流波形示意圖。 需要注意的是，短路時間TSC僅適用於資料手冊中規定的條件。 如果IGBT的驅動電壓較高，則短路電流會更大; 如果直流母線電壓較高，則短路時累積的能量較高; 如果TVJ的初始結溫較高，則IGBT短路時的結溫也會較高。 所有這些因素都導致IGBT可以承受的短路時間更短。 如果實際短路時間過長，則可能會損壞IGBT器件。 資料手冊僅給出指定條件下的最大短路時間作為參考。
圖 13、圖 14問：是否可以焊接Easy Econo系列的IGBT模組進行壓接組裝？
答：根據國際標準IEC 60068系列標準第2節（260°C <=10s），該標準規定模組的焊接溫度為260°C，焊接時間長達10秒。 在焊接過程中，不得超過最高允許外殼溫度 223。更詳細的焊接要求請參考AN2005 06。
問：To247封裝中IGBT單管的CTI值是多少？
答：在設計IGBT單管應用的PCB布局時，經常參考CTI值來確定爬電距離。 一般來說，IGBT單管封裝的模料屬於II類材料（CTI為400-600V），具體CTI值不能保證，但可以確定IGBT器件TO247封裝的CTI值範圍為400-600。 IGBT模組的CTI值可以在對應產品的資料表中檢視，如圖15所示。
圖15 如需購買IGBT單管，申請樣品測試、BOM匹配等需求，**客服微信：13310830171。