大功率IGBT半導體模塊測試長禾

由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵通過一層氧化膜與發(fā)射實現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達到20～30V。因此因靜電而導致柵擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點： 1. 在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當要觸摸模塊端子時，要先 將或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后，再觸摸； 2. 在用導電材料連接模塊驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊； 3. 盡量在底板良好接地的情況下操作。 在應用中有時雖然保證了柵驅(qū)動電壓沒有超過柵大額定電壓，但柵連線的寄生電感和柵與集電間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感。在柵連線中串聯(lián)小電阻也可以振蕩電壓。此外，在柵—發(fā)射間開路時，若在集電與發(fā)射間加上電壓，則隨著集電電位的變化，由于集電有漏電流流過，柵電位升高，集電則有電流流過。這時，如果集電與發(fā)射間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。在使用IGBT的場合，當柵回路不正?；驏呕芈窊p壞時（柵處于開路狀態(tài)），若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應在柵與發(fā)射之間串接一只10KΩ左右的電阻。在安裝或更換IGBT模塊時，應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風扇，當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器，當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。 保管時的注意事項 1. 一般保存IGBT模塊的場所，應保持常溫常濕狀態(tài)，不應偏離太大。常溫的規(guī)定為 5～35℃ ，常濕的規(guī)定在45～75％左右。在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機加濕; 2. 盡量遠離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合； 3. 在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應 放在溫度變化較小的地方； 4. 保管時，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物； 5. 裝IGBT模塊的容器，應選用不帶靜電的容器。 IGBT模塊的測試簡介 根據(jù)測試條件和測試線路的不同，可將IGBT模塊的測試分為兩大類：一類是靜態(tài)參數(shù)測試，即在IGBT模塊結(jié)溫為25℃時進行測試，此時IGBT工作在非開關狀態(tài)；另一類是動態(tài)參數(shù)測試，即在IGBT模塊結(jié)溫為125℃時進行測試，此時IGBT工作在開關狀態(tài)。 1. 靜態(tài)參數(shù)測試 （1）柵-射大漏電流IGES測試 ，該項測試在額定的G-E電壓下進行。測試時將G-E短路。其測試原理如圖1a所示。通常情況下，Vdrive=±20V。此時IGES(+)＜100nA，而IGES(-)＞-100nA. （2）柵閾值電壓VCE(th)測試在該項測試中，須將G-E短路，測試原理如圖1b所示。從集電注入一恒定的電流，此時因IGBT處于關斷狀態(tài)，故不會有電流從C-E結(jié)間流過。G-E間固有的電容開始充電，當G-E結(jié)上電壓達到VGE(th)時，IGBT開始導通。此時，將有電流從C-E結(jié)流過，通過監(jiān)控該電流就能達到測試VGE(th)的目的。VGE(th)呈負溫度系數(shù)特性，經(jīng)過測試，其溫度系數(shù)為：-11mV/℃。例如，在25℃時，VGE(th)=3V,到150℃時，VGE(th)只有1.63V。 （3）C-E通態(tài)壓降VCE(on)測試即指在額定集電電流Ie和額定G-E電VGE下的G-E通態(tài)壓降。該參數(shù)是IGBT營業(yè)中的重要參數(shù)，其大小直接決定通態(tài)損耗的大小。測試原理圖見圖2a。 （4）續(xù)流二管的正向壓降VEM測試即指IGBT模塊中與IGBT芯片反并的續(xù)流二管的正向壓降。該值與IGBT模塊的關斷特性緊密相關，若VEM小，則IGBT關斷速度快，關斷損耗會減小，但守斷時IGBT上的過沖電壓尖峰較高；反之，則會造成關斷損耗其測試原理如圖2b所示 （5）C-E漏電流ICES測試進行該項測試時，G-E應短路，在C-E上加IGBT的額定電壓Ve set.測試原理圖見圖3a。 （6）G-E阻斷電壓VCES(Bias)測試進行該項測試時，柵和發(fā)射應短路。在的集電電流值ICset下，集-射上的小電壓即為VCES(Bias)。通常情況下，Ie set=1mA.測試電路見圖3b。 IGBT的阻斷電壓隨結(jié)溫的上升而上升。對于額定電壓為600V的IGBT，其VCES(Bias)通常為25℃時的阻斷電壓，因為它隨溫度下降而降低，所以在-40℃時，額定電壓600V的IGBT模塊，其VCES(Bias)≈550V。