大功率IGBT半导体模块测试长禾

由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅通过一层氧化膜与发射实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。因此因静电而导致栅击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点： 1. 在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当要触摸模块端子时，要先 将或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸； 2. 在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块； 3. 尽量在底板良好接地的情况下操作。 在应用中有时虽然保证了栅驱动电压没有超过栅大额定电压，但栅连线的寄生电感和栅与集电间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅连线中串联小电阻也可以振荡电压。此外，在栅—发射间开路时，若在集电与发射间加上电压，则随着集电电位的变化，由于集电有漏电流流过，栅电位升高，集电则有电流流过。这时，如果集电与发射间存在高电压，则有可能使IGBT发热及至损坏。在使用IGBT的场合，当栅回路不正常或栅回路损坏时（栅处于开路状态），若在主回路上加上电压，则IGBT就会损坏，为防止此类故障，应在栅与发射之间串接一只10KΩ左右的电阻。在安装或更换IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。 保管时的注意事项 1. 一般保存IGBT模块的场所，应保持常温常湿状态，不应偏离太大。常温的规定为 5～35℃ ，常湿的规定在45～75％左右。在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿; 2. 尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合； 3. 在温度发生急剧变化的场所IGBT模块表面可能有结露水的现象，因此IGBT模块应 放在温度变化较小的地方； 4. 保管时，须注意不要在IGBT模块上堆放重物； 5. 装IGBT模块的容器，应选用不带静电的容器。 IGBT模块的测试简介 根据测试条件和测试线路的不同，可将IGBT模块的测试分为两大类：一类是静态参数测试，即在IGBT模块结温为25℃时进行测试，此时IGBT工作在非开关状态；另一类是动态参数测试，即在IGBT模块结温为125℃时进行测试，此时IGBT工作在开关状态。 1. 静态参数测试 （1）栅-射大漏电流IGES测试 ，该项测试在额定的G-E电压下进行。测试时将G-E短路。其测试原理如图1a所示。通常情况下，Vdrive=±20V。此时IGES(+)＜100nA，而IGES(-)＞-100nA. （2）栅阈值电压VCE(th)测试在该项测试中，须将G-E短路，测试原理如图1b所示。从集电注入一恒定的电流，此时因IGBT处于关断状态，故不会有电流从C-E结间流过。G-E间固有的电容开始充电，当G-E结上电压达到VGE(th)时，IGBT开始导通。此时，将有电流从C-E结流过，通过监控该电流就能达到测试VGE(th)的目的。VGE(th)呈负温度系数特性，经过测试，其温度系数为：-11mV/℃。例如，在25℃时，VGE(th)=3V,到150℃时，VGE(th)只有1.63V。 （3）C-E通态压降VCE(on)测试即指在额定集电电流Ie和额定G-E电VGE下的G-E通态压降。该参数是IGBT营业中的重要参数，其大小直接决定通态损耗的大小。测试原理图见图2a。 （4）续流二管的正向压降VEM测试即指IGBT模块中与IGBT芯片反并的续流二管的正向压降。该值与IGBT模块的关断特性紧密相关，若VEM小，则IGBT关断速度快，关断损耗会减小，但守断时IGBT上的过冲电压尖峰较高；反之，则会造成关断损耗其测试原理如图2b所示 （5）C-E漏电流ICES测试进行该项测试时，G-E应短路，在C-E上加IGBT的额定电压Ve set.测试原理图见图3a。 （6）G-E阻断电压VCES(Bias)测试进行该项测试时，栅和发射应短路。在的集电电流值ICset下，集-射上的小电压即为VCES(Bias)。通常情况下，Ie set=1mA.测试电路见图3b。 IGBT的阻断电压随结温的上升而上升。对于额定电压为600V的IGBT，其VCES(Bias)通常为25℃时的阻断电压，因为它随温度下降而降低，所以在-40℃时，额定电压600V的IGBT模块，其VCES(Bias)≈550V。