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1、第16卷第2期电工技术学报2001年4月采用Saber模型研究IGBT工作极限特性ResearchonIGBToperationlimitsbyUsingtheModelofSaber丁强何湘宁(浙江大学电力电子技术研究所310027)DingQiangHeXiangning(ZhejiangUniversity310027China)摘要研究了绝缘门双极晶体管(IGBT)的结温及工作电流对其开关波形的影响,并应用IGBT关断时集电极电流、集电极与源极电压变化对应于结温和工作电流变化的关系,与实验结果进行了比较,提出了一种验证通用仿真软件中所给专用模型有效性
2、的途径。以功能强大的Saber软件为例,应用Saber模型,讨论了IGBT的工作极限特性,并且探讨了Saber中IGBT专用模型可改进的方面。关键词:绝缘门双极晶体管模型有效性结温中图分类号:TN32218AbstractTheIGBToperationlimitsdependingonjunctiontemperatureandoperatingcurrentlevelarestudiedinthispaper.Comparedtotheexperimentalresults,amethodtoprovetheavailabilityofIGBTspeci
3、almodelsinageneralsimulationsoftwareissuggested,whichusesIGBTwaveformsofturn2offcurrentandcollectorvoltagerelationstothejunctiontemperatureandoperatingcurrentlevel.TheIGBTmodelsinsaberareusedtodisscusstheIGBToperationlimits,subjecttosomemodelim2provements.Keywords:IGBTModelAvailabi
4、lityJunctiontemperature随关断电流的增大或减小而增大或减小,IGBT集1引言电极与源极之间的电压上升时间随关断电流的增大由于绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有开关速而减小。在电路中我们可利用(-dia/dt)max的大度快,通流能力强的特点,因此成为一种广泛应用小和关断时电压上升时间来判断IGBT的过流状的电力电子器件。在实际应用中,短路或能耗过大态,以达到保护器件的目的。引起结温过高是造成IGBT失效的重要原因之一,然而,在设计电力电子线路及选用电力电子器为此,有效地直接或间接测量IGBT的结温是保护件时,人们都希望能先在计算机上进行电
5、路仿真,IGBT正常工作的可行措施之一。文献[1,2]中以确定电路参数,器件应力,最高开关频率等,这提出了无损测量IGBT结温的方法。当结温升高而样不仅缩短了产品开发周期,减小器件损坏数量,关断电流保持不变时,集电极与源极之间的电压上降低开发成本,而且能避免一些偶尔的、次要的因升率下降,电压上升时间增加,IGBT集电极电流素对电路的影响,解决主要问题,克服实验条件带的最大变化率(-dia/dt)max的产生位置上移,值来的限制,而其中获得功率器件的极限工作特性是的大小降低;当结温一定时,(-dia/dt)max的大小一项重要的内容。因此,需要一个能反映电路实
6、际浙江省自然科学基金青年科技人才专项基金资助项目。丁强男,1971年生,浙江大学电气工程学院硕士生,研究方向为电力电子技术研究及应用。何湘宁1961年生,博士,教授,博士生导师,现为浙江大学应用电子学系系主任兼电力电子技术研究所所长,IEEE高级会员,研究方向为电力电子技术及其工业应用,发表论文100余篇,获多项省部级科技进步奖和论文奖。66电工技术学报2001年4月情况的仿真软件,并且希望该仿真软件带有大量较晶体管关断过程中,少数载流子在基区复合而消为符合实际器件特性的元件库,以方便仿真时的选失,τ为N基区中少数载流子寿命,则关断过程用。中IGBT集电极电
7、流可表示为-τ/t-τ/tSaber仿真软件是当今世界上功能强大的电力I(t)=I1e=αPNPIAe(t>t2)(6)电子仿真软件之一,它有较大的通用模型库和较为所以随结温升高,N基区中少数载流子寿命τ增精确的具体型号的器件模型。Saber中所含的IG2加,引起IGBT拖尾电流时间变长;另一方面,结[3]BT元件模型分为通用模型及专用模型,通用模温升高,MOSFET沟道电阻增大,流过沟道的电[4]型又有HefnerIGBT模型及IGBT行为模型流IM减小,同时晶体管电流放大系数αPNP随结温(BehavioralIGBTModel)。HefnerIGBT模
8、型是以升高而增大,则I1值增大,结温变化导致IGBT
