短路故障时igbt失效的几种故障原因分析

在电力电子装置中我们经常见到短路故障，IGBT短路故障致使igbt损坏的原因主要有以下三种。总的来说，这三种原因都可以归结为器件中硅材料或焊接导线的热效应所引起。

1)vce过电压

在保护电路控制igbt主动关断由于短路引起的大电流时，由于分布电感的存在会产生vce过电压，vce超过了特定的限制。igbt将因雪崩击穿而损坏;与短路电流相等的ic将集中于一块很窄的硅上从而产生一个高温的热点，因此，失去它的阻断能力，并在几十ns内失去电压。为了防止由于这类原因造成igbt失效，除了主回路的分布电感应尽可能地小[4]，还需要一种带有vce控制的门极驱动器。

2)超出硅材料的热极限

短路过程中，igbt承受整个vdc电压，同时ic为正常电流的若干倍。igbt将承受远大于正常运行状态下的损耗，从而使得igbt的结温迅速升高[2]。如果结温超过了允许的zui高结温，将因热积累作用失去阻断能力[1]。vce将迅速降低，随后整个器件*损坏。通常，igbt生产厂家都会保证在特定情况下10μs的短路耐受时间。

3)igbt擎住效应

在igbt中存在一个寄生的npn三极管，正常运行情况下，这个npn三极管被扩散电阻旁路，不会开通[1]。然而，在IC很大的情况下，例如短路发生时，这个npn三极管将开通，这样igbt门极将失去对igbt的控制力。zui终，igbt将因为过大的电流使芯片和焊接导线上产生过大的损耗而损坏。