牵引级3300 V/1500 A功率IGBT模块开通失效研究

更新时间:2023-05-28

《电力电子技术》2020年04期

【摘要】牵引级3 300 V/1 500 A功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在斩波试验中存在快恢复二极管(FRD)损毁的失效现象,失效波形显示FRD经过反向电流的峰值之后发生损毁失效。从IGBT和FRD的斩波试验工作原理入手,探讨了FRD损毁失效的原因及失效机理,通过系列试验重点研究了IGBT栅极开通电阻和增益对IGBT开通过程及FRD反向恢复特性的影响。试验发现IGBT栅极开通电阻和增益对开通电流上升率有显著的影响,减小IGBT栅极开通电阻或者增大增益可以降低IGBT的开通损耗,但会增大IGBT的开通电流上升率,进而增大FRD反向恢复峰值电流和峰值功率,导致FRD承受更高的电应力。增益随IGBT器件结构改变而变化,因此当改变IGBT的器件结构导致增益发生变化时,必须谨慎选择IGBT栅极开通电阻,如果IGBT开通电流上升率过大,容易造成FRD的反向恢复工作曲线超出其反向偏置安全工作区(RBSOA)而引发动态雪崩,最终导致FRD产生热击穿而损毁失效。

【关键词】绝缘栅双极型晶体管快恢复二极管失效