关于IGBT的内部寄生参数,产品设计时对IGBT的选型所关注的参数涉及到的寄生参数考虑的不是很多,对于其标称的电压、电流和损耗等关注的比较多。当然针对不同的应用场合,所关注的方面都不不尽相同,比如大功率的大电流大电压中对于杂散电感Ls的关注就比较多,而小功率中可能就不会太看重。今天我们就来聊聊IGBT中涉及到的寄生参数。
首先,我们再来看一下IGBT的实际等效电路:
上图是考虑内部结电容的IGBT等效电路,这里我们用G\D\S来表示栅极、漏极和源极,图中栅-源极间电容为CGS,栅-漏极间电容(反馈电容)CGD由交叠氧化电容COXD以及耗尽层电容CGDJ串联构成,其中CGS、COXD都为固定值,而CGDJ随耗尽层宽度即外加电压的大小而变化。
那我们应该如何来提取这些参数呢?
由于IGBT内部存在结电容,当对其施加一定dv/dt时,内部电容充、放电都会产生位移电流,这时即使IGBT栅极电压低于门槛电压处于关断的状态,在其端口也可以测量到内部电容的位移电流。对采用恒流源电路对关断下的IGBT栅极电容充电,分析其关断波形,利用基本的电工原理,可以提取得到IGBT栅极参数包括:电容CGS、COXD、门槛电压VT、跨导KP以及栅-漏极交叠面积AGD。
求解公式如下:
式中,AGD为栅-漏极交叠面积;εSi为硅的介电常数;q为电子电荷量;NB为基区掺杂浓度V为外加电压;VGS为栅极电压。
寄生电感,分别是各极的引线电感,等效分布电感图如下:
各寄生电感两端的电压均遵循电工基本原理,与电感值和电流变化率成正比,分别测量IGBT每个引脚两端的电压变化及电流变化率
变可以根据下式求得相应的寄生电感
杂散电感也是我们理解尖峰电压产生机理的关键所在。
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