IGBT话题(二)——特性参数解读

日期:2019-06-12

IGBT作为一个复杂的功率器件,器件规格书中提供了大量的信息,需要我们选取与热设计相关的参数。

1. 封装内的管数,这是说明整个封装内的诸多芯片是分为几组工作的。

前面《IGBT简介与仿真建模》中提到,IGBT最好参考芯片布局图,按照芯片的实际尺寸和位置建立模型。但是芯片并不总是孤立工作,特别是大电流模块,往往是几个芯片并联工作。低频瞬态运行时,需要确定芯片的并联关系,即,哪几个芯片是一起工作的,这样设置瞬态函数时才不会出错。此外,确定并联关系后,也方便计算结壳温差。

一般的生产厂商会以产品命名规则标明封装内还有几个管。比如英飞凌的产品,FF450R12ME3,说明封装内有两管。如果不熟悉命名规则,也没关系,产品规格书中会有电路图,下图代表封装内有两个IGBT和两个Diode。

 

2.结温:规格书中的结温是约定器件最高工作温度的,也是应力降额规范的参考温度。通过这些数值确定我们的设计目标。

表中Tvj max代表最高结温,Tvj op代表导通状态的运行结温。不同产品类型的降额规范,对于结温选择会有不同,需要加以甄别。

 

 

3.热阻:主要用于计算结壳温升。这里需要说明的是,由于IGBT模块含有多种芯片,因此计算结壳温差时,需要注意热功率与热阻的对应性。如下表,IGBT的结壳热阻,指的是一个管的热阻。壳到散热器的热阻有三个,分别是每个IGBT、每个Diode和整个模块三种,它们都是硅脂导热系数为1W/mK条件下的数值,可根据实际硅脂的导热系数调整。

4.瞬态阻抗曲线

IGBT简介与仿真建模》曾简单的画了IGBT的热路图(Foster模型),在瞬态损耗工况下,IGBT和Diode四层结构的阻抗曲线如下。由C=τ/R,可以轻松的计算出每层结构的热容值。

另外,根据曲线可知,若瞬态功耗持续时长超过0.5s,可认为阻抗稳定,即结壳之间的温差稳定,此时可以不考虑IGBT的热容。

5.NTC参数:用于计算温度与电阻的对照关系。表中,Tc为25℃时的典型阻值为5kΩ,B值为3375,则

这样,我们可以借助上述算式,利用测得的电阻值,计算NTC的温度,值得注意的是,NTC的温度,并不是IGBT的芯片温度,它距离芯片会有一段距离,一般来说, NTC的温度更接近于IGBT的壳温。

以上是基于热设计工程师角度,需要读取的器件参数。当然Eon,Eoff等也与热设计相关,它们是计算热损耗不可缺少的参数,但大多数情况,热损耗数据是硬件工程师提供,另外它还跟很多电气参数有关。所以此处就不多讲了。

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