一、igbt模塊損壞的原因有哪些

IGBT模塊是能源變換與傳輸的核心器件，在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車等領域有著廣泛的應用。在使用過程中，IGBT模塊受到容性或感性負載的(de)沖擊，可能導致模塊(kuai)(kuai)損(sun)壞(huai)，一(yi)般(ban)igbt模塊(kuai)(kuai)損(sun)壞(huai)的(de)原因(yin)主(zhu)要(yao)有(you)：

1、過電流損壞

（1）鎖定效應

IGBT為復合器件， 其(qi)內有一(yi)個寄生晶閘管(guan)(guan)，在規定(ding)(ding)的(de)漏(lou)極電(dian)(dian)流范圍(wei)內，NPN的(de)正偏壓(ya)不(bu)足(zu)以使(shi)(shi)NPN晶體(ti)管(guan)(guan)導通(tong)(tong)，當漏(lou)極電(dian)(dian)流大(da)到一(yi)定(ding)(ding)程(cheng)度時(shi)， 這個正偏壓(ya)足(zu)以使(shi)(shi)NPN晶體(ti)管(guan)(guan)開通(tong)(tong)，進而(er)使(shi)(shi)NPN或PNP晶體(ti)管(guan)(guan)處于(yu)飽和狀態，于(yu)是寄生晶閘管(guan)(guan)開通(tong)(tong)，柵極失(shi)去了(le)(le)(le)控制作(zuo)用，便發(fa)生了(le)(le)(le)鎖定(ding)(ding)效應。IGBT發(fa)生鎖定(ding)(ding)效應后，集電(dian)(dian)極電(dian)(dian)流過大(da)，造成了(le)(le)(le)過高的(de)功耗(hao)而(er)導致器件損壞(huai)。

（2）長時間過流運行

IGBT模塊(kuai)長時間過流運行(xing)是(shi)指(zhi)(zhi)IGBT的運行(xing)指(zhi)(zhi)標(biao)達到或超出RBSOA（反(fan)偏(pian)安(an)全工(gong)作區）所限定的電(dian)(dian)流安(an)全邊界（如選型(xing)失(shi)誤、安(an)全系數偏(pian)小等），出現(xian)這種情況時，電(dian)(dian)路必須能在電(dian)(dian)流到達RBSOA限定邊界前立即(ji)關(guan)斷器件，才能達到保護(hu)器件的目的。

（3）短路超時（>10us）

短路超時(shi)是(shi)指IGBT所承受(shou)的電(dian)流值(zhi)達到(dao)或超出(chu)SCSOA（短路安全工作區）所限定(ding)(ding)的最大邊界，比如4-5倍額定(ding)(ding)電(dian)流時(shi)，必須(xu)在10us之內關斷(duan)IGBT。如果此時(shi)IGBT所承受(shou)的最大電(dian)壓(ya)也超過器(qi)件標稱(cheng)值(zhi)，IGBT必須(xu)在更(geng)短的時(shi)間內被(bei)關斷(duan)。

2、過電壓損壞和靜電損壞

IGBT在關(guan)(guan)斷時，由于逆變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中(zhong)存在電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)成分，關(guan)(guan)斷瞬間產生尖峰電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，如果尖峰電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)超過(guo)IGBT器件的最高(gao)(gao)峰值電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，將(jiang)造成IGBT擊穿損(sun)壞(huai)。IGBT過(guo) 電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)損(sun)壞(huai)可分為集(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)柵極(ji)(ji)(ji)(ji)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)、柵極(ji)(ji)(ji)(ji)-發射極(ji)(ji)(ji)(ji)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)、高(gao)(gao)du/dt過(guo)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)等。大多數過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)保護的電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)設(she)計都比較完善，但是對(dui)于由高(gao)(gao)du/dt所導致的過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)故障，基本上(shang)都是采(cai)用無感(gan)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)或者RCD結(jie)構吸收(shou)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。由于吸收(shou)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)設(she)計的吸收(shou)容(rong)量不夠(gou)而造成IGBT損(sun)壞(huai)，對(dui)此可采(cai)用電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)鉗(qian)位(wei)，往往在集(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)-柵極(ji)(ji)(ji)(ji)兩端(duan)并接齊(qi)納二極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)，采(cai)用柵極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)動(dong)態控制，當集(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)瞬間超過(guo)齊(qi)納二極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)的鉗(qian)位(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時，超出的電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)將(jiang)疊加在柵極(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)（米勒效應起作用），避免了IGBT因受集(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)發射極(ji)(ji)(ji)(ji)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)而損(sun)壞(huai)。

采用柵(zha)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)動(dong)態控(kong)制(zhi)可以(yi)解決(jue)過高(gao)(gao)的(de)(de)(de)du/dt帶(dai)來的(de)(de)(de)集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)瞬間過電(dian)(dian)(dian)壓(ya)問(wen)題，但是(shi)它的(de)(de)(de)弊端是(shi)當IGBT處于(yu)感性負載運行時(shi)，半(ban)橋結構中處于(yu)關斷的(de)(de)(de)IGBT，由于(yu)其反(fan)并聯二(er)極(ji)(ji)(ji)管（續流二(er)極(ji)(ji)(ji)管）的(de)(de)(de)恢復，其集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)兩端的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)急劇上升(sheng)(sheng)，從而(er)承受瞬間很(hen)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)du/dt。多(duo)數(shu)情(qing)況下(xia)，該du/dt值(zhi)要比IGBT正常關斷時(shi)的(de)(de)(de)集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)發射(she)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)上升(sheng)(sheng)率高(gao)(gao)，由于(yu)米勒電(dian)(dian)(dian)容（ Cres）的(de)(de)(de)存在，該du/dt值(zhi)將 在集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和柵(zha)極(ji)(ji)(ji)之間產(chan)生一個(ge) 瞬間電(dian)(dian)(dian)流，流向柵(zha)極(ji)(ji)(ji)驅動(dong)電(dian)(dian)(dian)路(lu)。該電(dian)(dian)(dian)流與(yu)柵(zha)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)阻抗相(xiang)互作用，直接導致(zhi)柵(zha)極(ji)(ji)(ji)-發射(she)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)UGE值(zhi)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，甚(shen)至(zhi)超過IGBT的(de)(de)(de)開通門限電(dian)(dian)(dian)壓(ya)VGEth值(zhi)。出現惡(e)劣(lie)的(de)(de)(de)情(qing)況就是(shi)使IGBT被(bei)誤觸發導通，導致(zhi)變換器(qi)的(de)(de)(de)橋臂短路(lu)。

3、過熱損壞

過(guo)熱損壞一般指使用中IGBT模塊(kuai)(kuai)的(de)結(jie)溫(wen)正超過(guo)晶(jing)片的(de)最大溫(wen)度限定，目前應(ying)用的(de)IGBT器件(jian)還(huan)是以Tjmax=150℃的(de)NPT技術為主流的(de)，為此在(zai)IGBT模塊(kuai)(kuai)應(ying)用中其結(jie)溫(wen)應(ying)限制在(zai)該(gai)值以下。

4、G-E間開放狀態下外加主電路電壓

在(zai)門極(ji)一發射極(ji)問開(kai) 放(fang)的(de)(de)狀(zhuang)態(tai)下(xia)外(wai)(wai)加主(zhu)電(dian)路(lu)(lu)電(dian)壓(ya)(ya)，會使IGBT自動導通(tong)，通(tong)過(guo)過(guo)大的(de)(de)電(dian)流，使器(qi)件(jian)(jian)損壞(huai)（這種(zhong)現(xian)象是由(you)于(yu)G-E間(jian)在(zai)開(kai)放(fang)狀(zhuang)下(xia)，外(wai)(wai)加主(zhu)電(dian)壓(ya)(ya)，通(tong)過(guo)IGBT的(de)(de)反向(xiang)傳輸電(dian)容Cres給門極(ji)-發射極(ji)間(jian)的(de)(de)電(dian)毒(du)充電(dian)，使IGBT導通(tong)而(er)產生的(de)(de)）。在(zai)IGBT器(qi)件(jian)(jian)試(shi)驗時(shi)，通(tong)過(guo)旋轉開(kai)關(guan)等機械開(kai)關(guan)進(jin)(jin)行信號線的(de)(de)切(qie)換(huan)，由(you)于(yu)切(qie)換(huan)時(shi)G_E間(jian)瞬間(jian)變為(wei)(wei)開(kai)放(fang)狀(zhuang)態(tai)，可能(neng)產生上述現(xian)象而(er)損壞(huai)IGBT器(qi)件(jian)(jian)。另外(wai)(wai)，在(zai)機械開(kai)關(guan)出現(xian)振動的(de)(de)情(qing)況下(xia)，也存在(zai)同(tong)樣的(de)(de)時(shi)間(jian)段，可能(neng)損壞(huai)元件(jian)(jian)。為(wei)(wei)了防(fang)止這種(zhong)損壞(huai)，必須先將主(zhu)電(dian)路(lu)(lu)（C-E間(jian)）的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)放(fang)電(dian)至(zhi)0V,再(zai)進(jin)(jin)行門極(ji)信號的(de)(de)切(qie)換(huan)。另外(wai)(wai)，對由(you)多個IGBT器(qi)件(jian)(jian)（一組(zu)2個以上）構成的(de)(de)裝置(zhi)在(zai)進(jin)(jin)行試(shi)驗等特性試(shi)驗時(shi)，測(ce)試(shi)IGBT器(qi)件(jian)(jian)以外(wai)(wai)的(de)(de)門極(ji)一發射極(ji)間(jian)必須予以短路(lu)(lu)。

5、機械應力對產品的破壞

IGBT器件(jian)(jian)的(de)端(duan)子如(ru)果受到強外(wai)力(li)或振(zhen)動(dong)，就會產生應力(li)，有時(shi)會導致損壞(huai)IGBT器件(jian)(jian)內(nei)部電氣配線等(deng)情(qing)況。在(zai)將IGBT器件(jian)(jian)實際安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)到裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)置上時(shi)，應避免發生類似(si)的(de)應力(li)。如(ru)果不固定門(men)極(ji)驅(qu)(qu)動(dong)用(yong)的(de)印(yin)刷(shua)基(ji)板(ban)即安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)時(shi)，裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)置在(zai)搬運時(shi)由于受到振(zhen)動(dong)等(deng)原因，門(men)極(ji)驅(qu)(qu)動(dong)用(yong)的(de)印(yin)刷(shua)基(ji)板(ban)也振(zhen)動(dong)，從而使IGBT器件(jian)(jian)的(de)端(duan)子發生應力(li)，引起IGBT器件(jian)(jian)內(nei)部電氣配線的(de)損壞(huai)等(deng)問題。為了防(fang)止這(zhe)種不良情(qing)況的(de)發生，需(xu)要(yao)將門(men)極(ji)驅(qu)(qu)動(dong)用(yong)的(de)印(yin)刷(shua)基(ji)板(ban)固定。

二、igbt模塊怎么測量好壞

判斷(duan)IGBT模塊是否損壞，一般需要先對其進行檢(jian)測(ce)，igbt模塊的(de)檢(jian)測(ce)一般分(fen)為兩部分(fen)：

1、判斷極性

首(shou)先將萬(wan)用(yong)表(biao)撥(bo)在R×1KΩ擋，用(yong)萬(wan)用(yong)表(biao)測量時，若某(mou)一極(ji)(ji)(ji)與其(qi)它兩極(ji)(ji)(ji)阻(zu)值為(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大(da)，調換(huan)表(biao)筆(bi)后該極(ji)(ji)(ji)與其(qi)它兩極(ji)(ji)(ji)的阻(zu)值仍為(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大(da)，則判斷(duan)此極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)柵極(ji)(ji)(ji)（G），其(qi)余兩極(ji)(ji)(ji)再用(yong)萬(wan)用(yong)表(biao)測量，若測得阻(zu)值為(wei)(wei)無(wu)窮(qiong)大(da)，調換(huan)表(biao)筆(bi)后測量阻(zu)值較(jiao)小(xiao)(xiao)。在測量阻(zu)值較(jiao)小(xiao)(xiao)的一次中(zhong)，則判斷(duan)紅表(biao)筆(bi)接的為(wei)(wei)集電極(ji)(ji)(ji)（C）；黑表(biao)筆(bi)接地為(wei)(wei)發射極(ji)(ji)(ji)（E）。

2、判斷好壞

將萬用(yong)表(biao)撥(bo)在(zai)(zai)R×10KΩ擋，用(yong)黑表(biao)筆接IGBT的(de)(de)集(ji)電極(ji)(ji)(ji)（C），紅表(biao)筆接IGBT 的(de)(de)發射極(ji)(ji)(ji)（E），此時(shi)萬用(yong)表(biao)的(de)(de)指針在(zai)(zai)零(ling)位(wei)。用(yong)手指同(tong)時(shi)觸(chu)及一下柵極(ji)(ji)(ji)（G）和集(ji)電極(ji)(ji)(ji)（C），這時(shi)IGBT被(bei)觸(chu)發導通(tong)，萬用(yong)表(biao)的(de)(de)指針擺向(xiang)阻值較小的(de)(de)方向(xiang)，并能站(zhan)住(zhu)指示在(zai)(zai)某(mou)一位(wei)置。然后再(zai)用(yong)手指同(tong)時(shi)觸(chu)及一下柵極(ji)(ji)(ji)（G）和發射極(ji)(ji)(ji)（E），這時(shi)IGBT被(bei)阻斷，萬用(yong)表(biao)的(de)(de)指針回零(ling)。此時(shi)即可(ke)判斷IGBT是好的(de)(de)。

三、IGBT模塊檢測注意事項

任何(he)指針式萬用(yong)表皆(jie)可用(yong)于檢(jian)測IGBT。注意判(pan)(pan)斷IGBT好壞(huai)時(shi)，一定要將萬用(yong)表撥在R×10KΩ擋(dang)，因R×1KΩ擋(dang)以下各檔萬用(yong)表內部電池電壓太低，檢(jian)測好壞(huai)時(shi)不能使IGBT導通，而無法判(pan)(pan)斷IGBT的好壞(huai)。