IGBT絕緣柵雙極晶體管是典型的雙極MOS復(fù)合功率器件。它結(jié)合了功率MOSFET的工藝技術(shù)，將功率MOSFET和功率管GTR集成在同一芯片上。該器件具有開關(guān)頻率高、輸入阻抗大、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動電路簡單、飽和電壓低、電流大等特點，廣泛用作工業(yè)控制、電力電子系統(tǒng)等領(lǐng)域的功率器件(如伺服電機調(diào)速、變頻電源等)。為了使我們設(shè)計的系統(tǒng)更加安全可靠地工作，對IGBT的保護尤為重要。

　　目前，在IGBT的使用和設(shè)計過程中，基本采用的是粗放式的設(shè)計模式——要求的裕量大，系統(tǒng)龐大，但仍然無法抵御外界的干擾和自身系統(tǒng)造成的各種故障問題。瞬時閃電子公司利用其在半導(dǎo)體領(lǐng)域的生產(chǎn)和設(shè)計優(yōu)勢，結(jié)合了瞬態(tài)抑制二極管的特性。在研究IGBT失效機理的基礎(chǔ)上，通過整合系統(tǒng)內(nèi)外，突破設(shè)計瓶頸。本文將突破傳統(tǒng)的保護模式，探討IGBT系統(tǒng)電路保護設(shè)計的解決方案。

　　IGBT故障場合:雜散電感、電機的感應(yīng)電動勢和來自系統(tǒng)內(nèi)部的負載突變，如電力系統(tǒng)，都會引起過電壓和過電流；來自系統(tǒng)外部，如電網(wǎng)波動、電力線感應(yīng)、浪涌等。歸根結(jié)底，IGBT的失效主要是由集電極和發(fā)射極的過壓/過流以及柵極的過壓/過流引起的。

　　IGBT的失效機理:如果IGBT由于上述原因短路，會產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流——關(guān)斷時電流變化率di/dt過大。漏電感和引線電感的存在會導(dǎo)致IGBT集電極過電壓，在器件內(nèi)部產(chǎn)生閉鎖效應(yīng)，使IGBT閉鎖失效。同時，較高的過電壓會使IGBT擊穿。由于上述原因，IGBT進入放大區(qū)，增加了電子管的開關(guān)損耗。

　　IGBT傳統(tǒng)的故障預(yù)防機制:最小化主電路的接線電感和電容，以降低關(guān)斷過電壓；集電極和發(fā)射極之間放置一個續(xù)流二極管，RC電路和RCD電路并聯(lián)。在電網(wǎng)中，根據(jù)電路容量合理選擇串聯(lián)阻抗，并聯(lián)齊納二極管，防止電網(wǎng)過電壓。

　　在

　　針對以上情況，浪涌部分可以采用防雷電路保護(圖2)。瞬雷電子研發(fā)的藍寶寶浪涌抑制器(BPSS)具有極大的過流能力和極低的雷擊殘壓。同時，對于電機部分，根據(jù)ISO7637的相關(guān)標準，該產(chǎn)品完全可以使用。但是使用其他設(shè)備無法同時實現(xiàn)以上兩種情況。具體問題如下:壓敏電阻在ISO7637長波(P5A)容易失效，不適合長期使用；陶瓷放電管不能直接用于有源電路，常因續(xù)流問題導(dǎo)致短路，抑制電壓過高。