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IGBT的寄生电容以及影响

IGBT由于制造工艺的原因,内部存在寄生电容,内部结电容包括三部分组成

输入电容Cies=Cge+Cgc,栅极-发射极电容(Cge)与栅极-集电极电容(Cgc)的串联组合影响开通/关断速度以及开关损耗

输出电容Coes=Cgc+Cce,栅极-集电极电容(Cgc),集电极-发射极(Cce)的并联组合。限制开关过程中的dv/dt,降低电压尖峰。

米勒电容Cgc,栅极-集电极之间的电容,导致米勒平台现象,耦合VGE与VCE的电压变化

实际测试波形分析

结电容小的IGBT测试波形

结电容小的IGBT波形概览

结电容小的IGBT开通波形

结电容小的IGBT关断波形

结电容大的IGBT测试波形

结电容大的IGBT波形概览

结电容小的IGBT关断波形

结电容小的IGBT关断波形

实测结论  :结电容大,电压应力小,开通和关断损耗稍微大

结电容的影响

1.IGBT的结电容越大,电容储存电荷能力越强,在开关过程中可通过延缓电压变化速率(dv/dt)降低电压尖峰。寄生电容中的输出电容可减缓VCE的上升速度,降低电压应力。

2.结电容增大可能会延长米勒平台的时间,导致开关损耗上升。米勒电容过大时侯可能会导致寄生导通,引起电压振荡,通过负压关断或GE之间并联纳法级别电容抑制。

3.输入电容增大,会导致开关速度变慢,因此GE之间并联的电容也要合理。总的来说GE之间并联的电容会减缓开关速度;抑制电压尖峰与振荡;米勒平台稳定性提升。

米勒电容寄生导通机理

 IGBT关断时,集电极电压快速变化,由于集电极和栅极寄生米勒电容的存在,集电极高速变化的电压会通过寄生电容耦合到栅极回路,产生电流。

I_{cg}=C_{gc}\frac{dV_{CE}}{dt}

该电流流经栅极驱动电阻和驱动源内阻,在栅极-发射极之间形成电压差VGE,若超过IGBT的阈值电压(通常3-7V),则会发生寄生导通。需要注意的是,工作中IGBT的结温升高,开通阈值电压会下降,寄生导通发生概率更高。

上述驱动波形,有寄生导通的迹象。

工程应用意义

1.实际应用中,当IGBT工作在高压场景,可以选择输出电容稍大的器件抑制关断时刻的电压应力,CE之间还应选择合适的RC缓冲电路吸收电压尖峰。

2.当应用中高频场景时,选用米勒电容较小的IGBT避免寄生导通,驱动电路采用负压关断。

http://www.dtcms.com/wzjs/335006.html

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