【導讀】我們常常被告誡：實際應用中，IGBT集電極電壓絕對不能超過額定值，否則器件有可能被擊穿。然後有的同學並不死心：如果我隻超了一點點呢
，1210V就會擊穿嗎？如果隻是一個非常短非常短
，比如隻有1us的脈衝呢
？功率器件也沒那麼脆弱啊對不對
？

在IGBT數據手冊中，顯眼的位置都會給出最大額定電壓的定義
，例如：

FF450R12ME4中關於最大額定電壓的定義

我們常常被告誡：實際應用中，IGBT集電極電壓絕對不能超過額定值，否則器件有可能被擊穿。

然後有的同學並不死心：如果我隻超了一點點呢，1210V就會擊穿嗎？如果隻是一個非常短非常短
，比如隻有1us的脈衝呢？功率器件也沒那麼脆弱啊對不對？

要回答這個問題
，我們真的給它加上過電壓試試！

我們把1200V IGBTmenjihefashejilianjiezaiyiqi，zaijidianjihefashejizhijianshijiadianya，bingqiezhubuzengjiadianyazhi，tongshiguanceloudianliu。dangloudianliujijushangshengshi，womenchengqijianfashenglexuebengjichuan。

為什麼會發生雪崩擊穿？

在IGBT結構中，P阱和N襯底會形成一個PN結。集電極和發射極之間加電壓時，相當於給PN結加了一個反向電壓，PN結兩邊形成空間電荷區。當PN結(jie)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)增(zeng)加(jia)時(shi)，空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)區(qu)中(zhong)的(de)電(dian)場(chang)隨(sui)之(zhi)增(zeng)強(qiang)。這(zhe)樣(yang)通(tong)過(guo)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)區(qu)的(de)電(dian)子(zi)，就(jiu)會(hui)在(zai)電(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)
，不(bu)斷(duan)的(de)加(jia)速(su)。當(dang)電(dian)場(chang)增(zeng)加(jia)到(dao)一(yi)定(ding)臨(lin)界(jie)值(zhi)，自(zi)由(you)運(yun)行(xing)的(de)電(dian)子(zi)獲(huo)得(de)的(de)速(su)度(du)將(jiang)足(zu)以(yi)撞(zhuang)擊(ji)出(chu)其(qi)它(ta)原(yuan)子(zi)裏(li)的(de)電(dian)子(zi)，產(chan)生(sheng)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)。而(er)新(xin)產(chan)生(sheng)的(de)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)又(you)會(hui)撞(zhuang)擊(ji)其(qi)它(ta)原(yuan)子(zi)，繼(ji)續(xu)產(chan)生(sheng)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)。一(yi)撞(zhuang)十(shi)
，十(shi)撞(zhuang)百(bai)，百(bai)撞(zhuang)千(qian)，就(jiu)像(xiang)滾(gun)雪(xue)球(qiu)一(yi)樣(yang)
，IGBT內部載流子迅速增加，流過PN結的電流也急劇增大，這種碰撞電離導致擊穿就稱為雪崩擊穿。

發生雪崩擊穿後器件一定損壞嗎？

發生雪崩擊穿後器件一定損壞嗎
？並不是。 功率器件都有一定的雪崩耐量。對於設計良好的IGBT來lai說shuo
，如ru果guo雪xue崩beng時shi我wo們men能neng夠gou把ba電dian流liu控kong製zhi在zai很hen低di的de水shui平ping，即ji雪xue崩beng能neng量liang不bu超chao該gai器qi件jian的de臨lin界jie能neng量liang，那na麼me雪xue崩beng擊ji穿chuan是shi可ke逆ni的de，可ke以yi反fan複fu多duo次ci測ce試shi。而er且qie一yi般ban功gong率lv器qi件jian實shi際ji的de雪xue崩beng擊ji穿chuan電dian壓ya，都dou會hui比bi標biao稱cheng的de額e定ding電dian壓ya留liu有you一yi定ding裕yu量liang。

FF600R17ME4的雪崩擊穿曲線，實際擊穿電壓為2000V

好的，既然器件設計中耐壓會有一定的裕量，雪崩後器件也不一定損壞，那電壓稍微超一點也不用擔心了對不對！

不對！shouxianyaomingquedeyidianshi，shangshuxuebengjichuanceshishijingtaiceshi
，jizaiqijianweikaiqi，meiyoudaotongdianliushijinxingceshi，zheshiqijianneibuzhiyoushaoliangdeziyoudianzi。ershijiyingyongzhong
，zuichangchuxianguodianyadeqingkuang
，shizaiIGBT關斷時，快速變化的di/dt在回路雜散電感上產生感應電壓，疊加在母線電壓上
，使IGBT集電極承受比較高的電壓尖峰。

在這個過程中，IGBT依yi然ran有you很hen大da的de電dian流liu流liu過guo
，器qi件jian內nei部bu充chong盈ying著zhe大da量liang的de電dian子zi和he空kong穴xue。多duo餘yu載zai流liu子zi變bian相xiang降jiang低di了le襯chen底di的de電dian阻zu率lv
，使shi襯chen底di的de臨lin界jie電dian場chang遠yuan低di於yu靜jing態tai條tiao件jian下xia的de臨lin界jie電dian場chang
，也ye就jiu是shi動dong態tai下xia的de雪xue崩beng擊ji穿chuan電dian壓ya要yao遠yuan小xiao於yu靜jing態tai下xia的de雪xue崩beng擊ji穿chuan電dian壓ya。這zhe時shi如ru果guo集ji電dian極ji出chu現xian比bi較jiao高gao的de電dian壓ya就jiu容rong易yi發fa生sheng動dong態tai雪xue崩beng擊ji穿chuan。

好吧，那我就不開關IGBT，總可以多加點電壓了吧？也不是！要知道
，數據手冊上給出的額定電壓
，是指25℃結溫條件下，IGBT阻斷電壓不低於這個值。但IGBT的阻斷電壓是隨溫度的降低而降低的。25℃時額定電壓1200V的器件，在零下40℃的條件下，額定電壓可能就隻有1100V了。另外海拔也是製約IGBT阻zu斷duan電dian壓ya的de一yi個ge因yin素su。海hai拔ba越yue高gao，宇yu宙zhou射she線xian引yin起qi的de失shi效xiao概gai率lv更geng高gao，而er更geng高gao的de母mu線xian電dian壓ya會hui加jia劇ju這zhe種zhong失shi效xiao。所suo以yi高gao海hai拔ba應ying用yong時shi一yi般ban要yao做zuo電dian壓ya降jiang額e。

現在明白了吧，好好對待你的IGBT，多給它留點裕量。此外還要盡量降低環路雜感電感，避免產生過高的電壓尖峰。如果雜感很難降低，也要加點保護
，比如有源鉗位、兩電平關斷
、吸收電容。詳細內容見後篇分解。

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