【導讀】IGBT是大家常用的開關功率器件，本文基於英飛淩單管IGBT的數據手冊，對手冊中的一些關鍵參數和圖表進行解釋說明
，用戶可以了解各參數的背景信息
，以便合理地使用IGBT。

英飛淩的IGBT數據手冊通常包含以下內容：

1. 封麵，包括器件編號，IGBT技術的簡短描述，如果是帶共封裝續流二極管的器件，數據手冊也會包括二極管的功能
，關鍵參數，應用以及基本的封裝信息。

2. 最大額定電氣參數和IGBT熱阻/二極管熱阻

3. 室溫下的電氣特性
，包括靜態和動態參數

4. 25°C和150°C或175°C時的開關特性

5. 電氣特性圖表

6. 封裝圖

7. 關鍵參數的定義圖

8. 修訂曆史

1.英飛淩IGBT的命名

參考已有公眾號文章《英飛淩IGBT單管命名規則》

2.最大額定值

集電極-發射極電壓V_CE

該值定義了基於IGBT大規模生產的統計分布的最低擊穿電壓極限。此外，它定義了在結溫為25℃shi，jidianjihefashejizhijiandezuidayunxudianya，chaoguozhegejixianjiuhuidaozhiqijiandeshoumingsuoduanhuoqijianshixiao。yibanlaishuogaizhisuijiewendejiangdierjiangdi。gaizhiyekeyoushujushoucejingtaitexingbufenguidingdecanshuICES來驗證。

集電極直流電流I_C

I_C定義為集電極-發射極直流電流值，在起始殼溫T_C（通常為25°C或100°C）時，通流並導致IGBT達到最大結溫T_vjmax。T_C=100°C時的數值通常被用作器件的額定電流和器件的名稱。

I_C由下述公式得到：

參考《IGBT的電流是如何定義的》

集電極瞬態電流I_Cplus

I_Cplus被定義為開啟和關閉時的最大瞬態電流。理論上
，它受到特定時間內的功率耗散的限製，這使得器件可以在T_jmax≤175°C的最大結溫限製內運行。然而，還有一些其他的限製，例如鍵合線配置、可靠性考慮以及避免IGBT閂鎖的餘量。對於最近推出的IGBT，它的瞬態電流通常是額定電流的3~4倍，以保持高水平的可靠性以及使用壽命。

此外，這個值也定義了SOA中的電流限製。

共封裝續流二極管電流IF和瞬態電流I_Fplus

與集電極瞬態電流I_Cplus和集電極瞬態電流I_Cplus的定義相同，用於定義共封裝續流二極管正向持續電流I_F和二極管瞬態電流I_Fplus

柵極-發射極電壓V_GE

該gai參can數shu定ding義yi了le最zui大da的de柵zha極ji電dian壓ya。第di一yi種zhong是shi靜jing態tai電dian壓ya
，對dui應ying的de是shi在zai不bu損sun壞huai器qi件jian本ben身shen的de情qing況kuang下xia連lian續xu工gong作zuo的de柵zha極ji電dian壓ya最zui大da值zhi。第di二er種zhong為wei瞬shun態tai電dian壓ya
，對dui應ying於yu瞬shun態tai運yun行xing時shi的de最zui大da值zhi
，可ke以yi應ying用yong在zai柵zha極ji上shang而er不bu引yin起qi損sun壞huai或huo退tui化hua。如ru果guo柵zha極ji上shang的de電dian壓ya應ying力li意yi外wai地di高gao於yu指zhi定ding值zhi，可ke能neng會hui立li即ji發fa生sheng故gu障zhang，也ye可ke能neng導dao致zhi柵zha極ji氧yang化hua物wu退tui化hua，從cong而er引yin起qi後hou續xu的de故gu障zhang。

耗散功率P_tot

P_tot描述了器件允許的最大功率耗散，與IGBT的芯片結到外殼的熱阻相關
，可以通過下述公式計算：

∆T定義為芯片結到外殼的溫度差
，∆T=T_vjmax-T_C

運行結溫T_vj

這個參數對設計極為重要。盡管一旦超過極限，器件可能不會立即失效，但將導致器件的退化和使用壽命的縮短。

熱阻R_th(j-c) 

熱阻表征了功率半導體在穩定狀態下的熱行為。相應地，瞬態熱阻抗Z_th(j-c)描述了器件在瞬態下的熱行為。IGBT/二極管的外殼被定義為整個器件的引線框架。FullPAK封裝器件，中間的引腳被視為外殼。數據手冊中所述的最大值考慮到了大規模生產時的公差，在產品設計時，需要使用該數值。

芯片結到外殼的熱阻R_th(j-c)是(shi)確(que)定(ding)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)熱(re)行(xing)為(wei)的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)。然(ran)而(er)，在(zai)任(ren)何(he)設(she)計(ji)中(zhong)，將(jiang)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)熱(re)阻(zu)值(zhi)同(tong)另(ling)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)熱(re)阻(zu)值(zhi)直(zhi)接(jie)比(bi)較(jiao)是(shi)不(bu)夠(gou)的(de)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)

，在(zai)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)熱(re)耗(hao)散(san)路(lu)徑(jing)中(zhong)，芯(xin)片(pian)結(jie)到(dao)環(huan)境(jing)的(de)熱(re)阻(zu)R_th(j-a)起著最重要的作用，因為它決定了工作條件下的熱限製。它由外殼到環境的熱阻R_th(c-h)+R_th(h-a)和從結到外殼的熱阻R_th(j-c)組成。在大多數情況下
，熱界麵材料、絕緣墊片和散熱器的熱阻在R_th(j-a)中占主導地位。對於IKW40N65H5，R_th(j-c)最大值為0.6K/W。典型的熱界麵材料（TIM）和絕緣墊片的熱阻值可能低至1K/W，而散熱器對環境的熱阻可能從強製通風的1K/W到不通風的幾十K/W。因此，與總的R_th(j-a)相比
，R_th(j-c)的影響隻在個位數百分比到幾十個百分比之間。

3. 靜態特性

集電極-發射極擊穿電壓V_(BR)CES

該參數定義了特定漏電流下的最小擊穿電壓。本例以IKW40N65H5為例
，定義V_(BR)CES時使用的漏電流I_C=0.2mA，不同的芯片尺寸以及不同的IGBT技術標定時使用的漏電流都有所不同。集電極-發射極擊穿電壓隨芯片結溫變化。通常
，對於大多數英飛淩IGBT產品來說，它是一個正的溫度係數。

集電極-發射極飽和電壓V_CEsat

V_CEsat代表額定電流流過IGBT時，集電極和發射極之間的電壓降。它通常在15V柵極電壓以及幾個不同芯片結溫下定義。

一般英飛淩最新的IGBT，V_CEsat顯示出正的溫度係數，這樣的特性有利於IGBT在高功率應用中的並聯，電流會在並聯器件之間自動均流。

●   二極管正向電壓V_F

二極管正向電壓V_F是指二極管在導通模式下的電壓降。在數據手冊的圖表中
，給出了典型的V_F與溫度的關係，如下圖所示。請注意，二極管在額定電流下，通常具有輕微的負溫度係數的特點。

●   柵極-發射極閾值電壓V_GE(th)

該參數表示可以啟動集電極到發射極電流的最小柵極電壓。一般來說
，該電壓隨著芯片結溫的升高而降低
，這意味著V_GE(th)擁有負溫度係數
，在並聯使用時，需要仔細考慮這一點。

漏電流I_CES和I_GES

這些參數表示集電極和發射極之間的漏電流（I_CES)和柵極和發射極之間的漏電流(I_GES)的上限。它們通常由技術、生產和工藝決定。I_CES與擊穿電壓相關。當器件處於關斷模式
，在集電極和發射極之間施加電壓時
，I_CES在IGBT中流過，它引入了靜態損耗。為了減少這些損耗的影響，I_CES必須盡可能地保持低

，低漏電流值也有助於提高最終產品的質量和可靠性。

跨導gfS

跨導gfS代表了根據柵極電壓變化而產生的電流變化。如下圖所示，在50A的集電極電流和175°C的Tvj溫度條件下，綠色線的斜率正好是跨導21。

未完待續，動態特性及開關特性敬請期待下篇。

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