高压大功率压接型IGBT器件的PETT振荡特性及其抑制方法

发布时间：2021-01-02 22:48

　　高压大功率压接型IGBT器件在关断拖尾阶段产生高频等离子体抽取渡越时间（plasma extraction transit time,PETT）振荡,对驱动电路和环境产生严重的电磁干扰,抑制PETT振荡对于研制大功率压接型IGBT器件至关重要。基于IGBT关断拖尾阶段空穴注入空间电荷区引起的空间电荷效应,分析了空间电荷区的大信号特性以及PETT振荡产生的机理。其次,搭建了压接型IGBT器件开关特性测试平台,首次研究了单芯片PETT振荡特性、驱动回路参数对PETT振荡的影响以及PETT振荡的电磁干扰特性。最后,讨论了压接型IGBT器件PETT振荡抑制措施,提出了一种可以降低封装工艺复杂度、降低芯片电气应力的方法,该方法非常适合于高压大功率的压接型IGBT器件。 

【文章来源】：高电压技术. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

PETT振荡现象Fig.1OriginofPETToscillation

限速度穿过空间电荷区时，产生了渡越时间延迟；渡越时间满足一定条件时，芯片的动态电阻为负，从而引起振荡现象。1.3空间电荷区大信号特性分析PETT振荡是由负电阻引起的自激振荡。对于并联的IGBT芯片，由于每个芯片的芯片参数不完全一致，并联芯片的回路参数也存在不一致。因此，并联芯片之间存在微小的电压波动，这种电压波动将会叠加在IGBT芯片原有的直流电压上，如图3(a)所示。其中，URT为集射极的实时电压；UDC为直图1PETT振荡现象Fig.1OriginofPETToscillation图2IGBT关断过程中的载流子分布Fig.2CarrierprofileduringtailphaseofIGBT

电容、回路寄生电感、寄生电阻相互匹配。以图7所示的并联IGBT芯片为例。本文基于Q3DExtractor提取了芯片2与芯片3所构成回路的寄生电感，得到电感值约为3nH。因此，在封装管壳内部，并联芯片构成谐振电路的寄生电感较小，也就意味着，空穴穿过空间电荷区所用的渡越时间，与寄生LC谐振电路的振荡周期在同一个数量级；于此同时，谐振电路中负电阻的值大于谐振电路的寄生电阻值，从而谐振电路的总电阻为负值，从而产生自激PETT振荡。而对于双脉冲测试回路来说，换流回路的寄生图5压接型IGBT开关特性测试平台Fig.5SwitchingtestplatformofpresspackIGBT图6单芯片关断特性测试结果Fig.6Turn-offofsingleIGBTchip

【参考文献】：
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本文编号：2953790