Q：IGBT器件导通时栅极电荷Qg的充电过程是怎样的？
答：栅极电荷QG和栅极电压vge之间的关系如IGBT器件（如IHZA50N65EH7）数据手册中的图1所示。 图2是IGBT器件的简化原理图。 栅极电荷的充电过程可分为以下三个区域。 电容CGE在AB时间段之间充电，当栅极电压VGE达到栅极阈值电压VGETH时，IGBT器件开始工作。 在BC时间段内，栅极的充电过程由反馈电容CGC（又称米勒电容）决定，此时VCE电压不断降低，电流IGC通过CGC对栅极放电，此时栅极电压保持恒定，这种现象称为米勒平台。 在CD期间，IGBT器件进入饱和状态，DVCE DT将降至零，此时IG的栅极电流继续对栅极-发射极电容CGE充电，栅极电压继续上升。
图1
图2问：在实际应用中，如何确定IGBT器件的外部栅极电阻值？
答：栅极驱动电阻的选择对IGBT的开关特性和开关损耗有很大影响。 在IGBT数据手册中，栅极电阻RGON RGOFF是图3所示开关损耗测试条件中的重要条件，选择的原则是指定器件测试条件下的值，例如，在室温和1/10电流下，应保证RGON的值不**。
栅极电阻除了限制栅极的充放电电流，影响IGBT的开关速度外，还有其他作用，如：增加驱动回路的功率损耗; 减少电磁干扰; 防止栅极振荡; 避免设备的寄生导通等。 为了充分利用IGBT器件的开关性能，栅极驱动电路通常使用独立的栅极电阻进行导通和关断，如图4所示。 关断环串联快恢复二极管可以使栅极关断电阻小于导通电阻，这主要是由于对于某些功率器件来说，关断延迟时间往往比导通延迟时间长。
图3
另一方面，为了避免器件的寄生导通，如图5所示，如果关断栅极电阻较大，则IGBT在关断过程中在高DV DT和米勒电容CGC的作用下关断，按公式。
IGBT的栅极电压会升高，一旦VGE电压高于VGEH的阈值电压，就会造成IGBT器件的寄生开路，如果半桥电路出现上下管直通现象，就会影响系统的可靠性。 如果关断电阻太小，则在关断期间，由于DI DT过高，可能会引起较大的VCE电压尖峰，从而导致器件损坏。 因此，在选择栅极电阻时，需要权衡开关速度和可靠性。 在IGBT数据手册中，图6显示了指定测试条件下IGBT开关损耗和栅极电阻的曲线，也可以作为设计人员的参考。 但是，为了保证栅极电阻的选择真正适用于实际系统应用，应在实际系统中进行实验验证。 有关栅极电阻选择和注意事项的更多信息，请参阅应用笔记：AN2015-06
图5
图6问：IGBT器件栅极电压波形振荡的原因是什么？
答：在电力电子应用中，经常会出现栅极电压波形振荡。 如图7所示，驱动电流IG流经驱动回路的栅极电阻RG，寄生电感LP和IGBT器件的寄生电容CG，形成谐振电路，在励磁作用下发生振荡。 为了避免或抑制振荡，最重要的一点是优化PCB驱动电路的布局，降低驱动环路的寄生电感LP。 一方面，可以缩短走线长度，使栅极环路尽可能短，通常将寄生电感降低 1 nh mm。 当IGBT器件具有开尔文发射极引脚时，如图8所示，驱动环路的返回端可以选择连接到开尔文发射极引脚。
图7
图8 在设计中，当上述优化方法由于几何原因无法实现时，可以采用较大的栅极电阻来增加驱动回路的阻尼效果，抑制栅极振荡。 简单地增加栅极电阻会降低效率，并可能导致开关过程中的延迟时间延长，因此应谨慎选择电阻值。 此外，如果PCB空间允许，栅极电阻应尽可能靠近IGBT器件的栅极引脚。
问：IGBT器件的最短导通时间是多少？
答：当IGBT或二极管芯片首次导通时，它不会立即充满载波，当载流子展开时IGBT或二极管芯片关闭时，与载波完全充满后的关断相比，当前变化率DIC DT或DIF DT可能会增加。 由于DI DT的增加和换向杂散电感的影响，IGBT在关断时会产生更高的电压过冲，这也可能导致二极管的反向恢复电流增加，从而导致“断断”现象。 这种现象是否发生主要与芯片技术、电压和负载电流有关。 需要注意的是，不同的器件在导通过程中表现出不同的电压过冲现象，这意味着对最小导通时间的影响没有统一的结论。 在应用中，IGBT器件的最小导通时间需要根据实际情况进行调整。
问：IGBT器件能承受背压吗？ 反向阻断电压能力是否与VCE击穿电压有关？
答：如图9所示，与MOSFET相比，IGBT器件不包含体二极管，因此IGBT器件只能沿一个方向流动电流，即从集电极方向流向发射极方向，因此IGBT器件应避免受到反向电压的影响。 由于大多数工业应用都是感性负载，因此需要在IGBT芯片旁边解并一个二极管芯片，或者干脆选择集成二极管芯片的IGBT器件。 例如，采用新型 600 V Trenchstop Performance 技术的 IGBT 器件主要用于工业驱动器、太阳能逆变器和大型家用电器，可带和不带并联二极管，如图 10 所示。
图 9、图 10问：如何计算IGBT器件的工作结温（TVJ）？
答：按以下公式计算：
其中热阻。
关于IGBT器件在瞬态脉冲时的数值，可以参考数据手册中的瞬态热阻曲线，如图11所示。
是IGBT器件的总损耗，包括开关损耗和导通损耗。 通过测试IGBT器件的开关波形，可以得到单个周期的开关损耗，IGBT器件通过电压和电流的乘积进行积分。 IGBT在应用中系统损耗的计算可以在以下文章中找到： 干货|如何评估系统中IGBT模块的损耗。
是IGBT器件的外壳温度。 IGBT器件最终计算出的工作结温不能超过数据手册中的最大工作结温。
如图 12 所示。
图 11、图 12问：在选择IGBT器件的栅极驱动器时，如何计算驱动芯片为IGBT器件提供的最大峰值电流？
答：在选择栅极驱动器时，一个重要的参数是驱动器的最大峰值电流。 可以使用以下公式估计此参数：
其中必须提供给驱动器的峰值电流 （a）;
是用于导通IGBT的正栅极电压（V）;
是用于关断IGBT的负栅极电压（V）或0;
是IGBT内部的栅极电阻（ ）。
是IGBT外的栅极电阻（ ）
0.7.实际应用中计算峰值电流的校正系数。 如果在IGBT驱动器的外部添加一个栅极-发射极电容CGE ext，则近似方法是将该电容器等同于内部栅极电阻短路，即
该参数可以设置为0。 如果使用不同的栅极电阻RGON和RGOFF，则所需的峰值电流由较小的电阻确定，然后选择栅极驱动器。
Q：如何理解IGBT模块数据表中短路SC数据的含义？
答：如图13所示，短路时间TP表示短路对IGBT器件的影响时间长短，IGBT的短路特性通常与驱动电压VGE、直流母线电压VCC和设定发射极电压VCE、短路时间TP、结温TVJ、IGBT技术等几个参数有关。 图14是短路测试的电压和电流波形示意图。 需要注意的是，短路时间TSC仅适用于数据手册中规定的条件。 如果IGBT的驱动电压较高，则短路电流会更大; 如果直流母线电压较高，则短路时累积的能量较高; 如果TVJ的初始结温较高，则IGBT短路时的结温也会较高。 所有这些因素都导致IGBT可以承受的短路时间更短。 如果实际短路时间过长，则可能会损坏IGBT器件。 数据手册仅给出指定条件下的最大短路时间作为参考。
图 13、图 14问：是否可以焊接Easy Econo系列的IGBT模块进行压接组装？
答：根据国际标准IEC 60068系列标准第2节（260°C <=10s），该标准规定模块的焊接温度为260°C，焊接时间长达10秒。 在焊接过程中，不得超过最高允许外壳温度 223。更详细的焊接要求请参考AN2005 06。
问：To247封装中IGBT单管的CTI值是多少？
答：在设计IGBT单管应用的PCB布局时，经常参考CTI值来确定爬电距离。 一般来说，IGBT单管封装的模料属于II类材料（CTI为400-600V），具体CTI值不能保证，但可以确定IGBT器件TO247封装的CTI值范围为400-600。 IGBT模块的CTI值可以在对应产品的数据表中查看，如图15所示。
图15 如需购买IGBT单管，申请样品测试、BOM匹配等需求，**客服微信：13310830171。