igbt模块损坏的原因有哪些 igbt模块怎么测量好坏

一、igbt模块损坏的原因有哪些

IGBT模块是能源变换与传输的核心器件，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车等领域有着广泛的应用。在使用过程中，IGBT模块受到容性或感性负载的冲击，可能导致模块损坏，一般igbt模块损坏的原因主要有：

1、过电流损坏

（1）锁定效应

IGBT为复合器件， 其内有一个寄生晶闸管，在规定的漏极电流范围内，NPN的正偏压不足以使NPN晶体管导通，当漏极电流大到一定程度时， 这个正偏压足以使NPN晶体管开通，进而使NPN或PNP晶体管处于饱和状态，于是寄生晶闸管开通，栅极失去了控制作用，便发生了锁定效应。IGBT发生锁定效应后，集电极电流过大，造成了过高的功耗而导致器件损坏。

（2）长时间过流运行

IGBT模块长时间过流运行是指IGBT的运行指标达到或超出RBSOA（反偏安全工作区）所限定的电流安全边界（如选型失误、安全系数偏小等），出现这种情况时，电路必须能在电流到达RBSOA限定边界前立即关断器件，才能达到保护器件的目的。

（3）短路超时（>10us）

短路超时是指IGBT所承受的电流值达到或超出SCSOA（短路安全工作区）所限定的最大边界，比如4-5倍额定电流时，必须在10us之内关断IGBT。如果此时IGBT所承受的最大电压也超过器件标称值，IGBT必须在更短的时间内被关断。

2、过电压损坏和静电损坏

IGBT在关断时，由于逆变电路中存在电感成分，关断瞬间产生尖峰电压，如果尖峰电压超过IGBT器件的最高峰值电压，将造成IGBT击穿损坏。IGBT过 电压损坏可分为集电极栅极过电压、栅极-发射极过电压、高du/dt过压电等。大多数过电压保护的电路设计都比较完善，但是对于由高du/dt所导致的过电压故障，基本上都是采用无感电容或者RCD结构吸收电路。由于吸收电路设计的吸收容量不够而造成IGBT损坏，对此可采用电压钳位，往往在集电极-栅极两端并接齐纳二极管，采用栅极电压动态控制，当集电极电压瞬间超过齐纳二极管的钳位电压时，超出的电压将叠加在栅极上（米勒效应起作用），避免了IGBT因受集电极发射极过电压而损坏。

采用栅极电压动态控制可以解决过高的du/dt带来的集电极发射极瞬间过电压问题，但是它的弊端是当IGBT处于感性负载运行时，半桥结构中处于关断的IGBT，由于其反并联二极管（续流二极管）的恢复，其集电极发射极两端的电压急剧上升，从而承受瞬间很高的du/dt。多数情况下，该du/dt值要比IGBT正常关断时的集电极发射极电压上升率高，由于米勒电容（ Cres）的存在，该du/dt值将 在集电极和栅极之间产生一个 瞬间电流，流向栅极驱动电路。该电流与栅极电路的阻抗相互作用，直接导致栅极-发射极电压UGE值的升高，甚至超过IGBT的开通门限电压VGEth值。出现恶劣的情况就是使IGBT被误触发导通，导致变换器的桥臂短路。

3、过热损坏

过热损坏一般指使用中IGBT模块的结温正超过晶片的最大温度限定，目前应用的IGBT器件还是以Tjmax=150℃的NPT技术为主流的，为此在IGBT模块应用中其结温应限制在该值以下。

4、G-E间开放状态下外加主电路电压

在门极一发射极问开 放的状态下外加主电路电压，会使IGBT自动导通，通过过大的电流，使器件损坏（这种现象是由于G-E间在开放状下，外加主电压，通过IGBT的反向传输电容Cres给门极-发射极间的电毒充电，使IGBT导通而产生的）。在IGBT器件试验时，通过旋转开关等机械开关进行信号线的切换，由于切换时G_E间瞬间变为开放状态，可能产生上述现象而损坏IGBT器件。另外，在机械开关出现振动的情况下，也存在同样的时间段，可能损坏元件。为了防止这种损坏，必须先将主电路（C-E间）的电压放电至0V,再进行门极信号的切换。另外，对由多个IGBT器件（一组2个以上）构成的装置在进行试验等特性试验时，测试IGBT器件以外的门极一发射极间必须予以短路。

5、机械应力对产品的破坏

IGBT器件的端子如果受到强外力或振动，就会产生应力，有时会导致损坏IGBT器件内部电气配线等情况。在将IGBT器件实际安装到装置上时，应避免发生类似的应力。如果不固定门极驱动用的印刷基板即安装时，装置在搬运时由于受到振动等原因，门极驱动用的印刷基板也振动，从而使IGBT器件的端子发生应力，引起IGBT器件内部电气配线的损坏等问题。为了防止这种不良情况的发生，需要将门极驱动用的印刷基板固定。

二、igbt模块怎么测量好坏

判断IGBT模块是否损坏，一般需要先对其进行检测，igbt模块的检测一般分为两部分：

1、判断极性

首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G），其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C）；黑表笔接地为发射极（E）。

2、判断好坏

将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT的集电极（C），红表笔接IGBT 的发射极（E），此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极（G）和集电极（C），这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极（G）和发射极（E），这时IGBT被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断IGBT是好的。

三、IGBT模块检测注意事项

任何指针式万用表皆可用于检测IGBT。注意判断IGBT好坏时，一定要将万用表拨在R×10KΩ挡，因R×1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT导通，而无法判断IGBT的好坏。