要做高功率設(shè)計(jì)，需要選擇合適的IGBT，并在此基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用IGBT。本文從介紹IGBT選型的四大基本要求及三大設(shè)計(jì)理念入手，再輔以IGBT在風(fēng)能中的應(yīng)用案例，旨在幫助工程師正確選擇合適的IGBT，并合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用IGBT，從而實(shí)現(xiàn)高功率密度的設(shè)計(jì)。

　　1 IGBT選型的四個(gè)基本要求

　　做高功率設(shè)計(jì)時(shí)，IGBT的選型要考慮到四個(gè)基本要求，一個(gè)就是明確知道IGBT的安全工作區(qū)，只要在安全工作區(qū)之內(nèi)，怎么應(yīng)用IGBT都可以;第二個(gè)是在熱設(shè)計(jì)上的限制，還有結(jié)構(gòu)上面、可靠性上面。

　　1.1 安全工作區(qū)

　　在安全上面，主要指的就是電的特性，除了常規(guī)的變壓電流以外，還有RBSOA(反向偏置安全工作區(qū))和短路時(shí)候的保護(hù)。這個(gè)是開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)候的波形，這個(gè)是相關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)候的定義。我們做設(shè)計(jì)的時(shí)候，結(jié)溫的要求，比如長(zhǎng)期工作必須保證溫度在安全結(jié)溫之內(nèi)，做到這個(gè)保證的前提是需要把這個(gè)模塊相關(guān)的應(yīng)用參數(shù)提供出來(lái)。這樣結(jié)合這個(gè)參數(shù)以后，結(jié)合選擇的IGBT的芯片，還有封裝和電流，來(lái)計(jì)算產(chǎn)品的功耗和結(jié)溫，是否滿足安全結(jié)溫的需求。

     1.2 熱限制

　　熱限制就是我們脈沖功率，時(shí)間比較短，它可能不是一個(gè)長(zhǎng)期的工作點(diǎn)，可能突然增加，這個(gè)時(shí)候就涉及到另外一個(gè)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)熱阻，我們叫做熱阻抗。這個(gè)波動(dòng)量會(huì)直接影響到IGBT的可靠性，就是壽命問(wèn)題。你可以看到50赫茲波動(dòng)量非常 小，這個(gè)壽命才長(zhǎng)。

    1.3 封裝要求

　　封裝要求主要體現(xiàn)在外部封裝材料上面，像我們現(xiàn)在這種封裝形式，這個(gè)是ECONO DUAL3的例子，主要是描述材料在污染情況下，是否能夠滿足一些要求。在結(jié)構(gòu)上面，其實(shí)也會(huì)和封裝相關(guān)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)布局和結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，不同的設(shè)計(jì)它的差異性很大。

     1.4 可靠性要求

　　可靠性問(wèn)題，剛才說(shuō)到結(jié)溫波動(dòng)，其中最擔(dān)心就是結(jié)溫波動(dòng)以后，會(huì)影響到這個(gè)綁定線和硅片之間的焊接，時(shí)間久了，這兩種材料本身之間的熱抗系數(shù)都有差異，所以在結(jié)溫波動(dòng)情況下，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，如果工藝不好的話，就會(huì)出現(xiàn)裂痕甚至斷裂，這樣就會(huì)影響保護(hù)壓降，進(jìn)一步導(dǎo)致IGBT失效。第二個(gè)就是熱循環(huán)，主要體現(xiàn)在硅片和DCB這個(gè)材料之間，他們之間的差異性。如果失效了以后，就分層了，材料與材料之間特性不一樣，就變成這樣情況的東西，這個(gè)失效很明顯。另一個(gè)在我們一般的應(yīng)用中體現(xiàn)不到，就是宇宙射線的問(wèn)題，這個(gè)宇宙射線對(duì)IGBT器件也是很重要的影響，尤其是在高海拔，我們一般都要做防宇宙射線的防護(hù)，在IGBT安全運(yùn)營(yíng)里面，我們需要強(qiáng)調(diào)兩倍的電流關(guān)斷能力，這是規(guī)格數(shù)上給的BSO的曲線，建議客戶不要超過(guò)時(shí)限所規(guī)定的范圍之內(nèi)，你就可以保證這個(gè)產(chǎn)品的安全。那這個(gè)虛線代表芯片的特性，時(shí)限代表端子，所以模塊內(nèi)部要采用疊層模塊的形式，就是要縮短這一部分壓降。