绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性和热阻抗

    图3-26无缓冲器、半桥式变流器的典型开关电压和电流波形。导通和开关损耗见图3-26 (b)的下部。起始时，IGBT的Q1关断，感性负载电流通过续流二极管VD2。当Q1开通后，负载电流开始流过器件，初始时，Q1承受着几乎全部电压（忽略一个小的漏感压降）。实际上，在二极管承受反向电压及Q1的电压降到零之前，Q1中的电流还要加上二极管VD2的恢复电流。同样，在关断时，器件电流先保持不变，电压逐渐升高到外加电压时，线路电流开始流过二极管VD2。下降时间tf非常短，它由IGBT的MOSFET部分的关断特性决定。器件关断后有一段拖尾时间tt，这是由于N-区存储的少数载流子所致。损耗曲线表明，在高开关频率下，平均开关损耗变大。很明显，一个开通/关断缓冲器可以减少器件的开关损耗。

    图3-26    典型开关电压和电流波形

    (a)半桥式变流器的结构；(b)IGBT的典型开关特性

    图3-27以标准化形式显示了IGBT的瞬时热阻抗特性，它表明θJC(t)总是小于直流时相应的热阻θJC(DC)。对于这个特定的器件(POWEREX CM150TU-12H)，θJC(DC)=0.21℃/W。图3-27可以用来设计特定占空比功率脉冲的散热器，该器件的功率等级(当前为3500V，1200A)和电气特性正在进一步提高。IGBT智能功率模块(IPM)目前已可达到最高数百千瓦的功率等级，芯片上带有栅极驱动、控制和保护回路。

    图3-27    IGBT的瞬态热阻抗特性