变频电源中IGBT的擎住效应和安全工作区

    擎住效应或自锁效应：NPN晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻，P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对J3结施加正偏压，一旦J3开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用，而使电流失控，动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小。擎住效应曾限制IGBT电流容量提高，20世纪90年代中后期开始逐渐解决，IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件。一个IGBT的安全运行区可以分为三个主要区域：    (1)正向导通（正向偏置安全运行区FBSOA）。由最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定。这部分安全运行区是指电子和空穴电流在导通瞬态时流过的区域。在Ic处于饱和状态时，IGBT所能承受的最大电压是器件的物理极限。    (2)反向导通（反向偏置安全运行区RBSOA）。由最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率duCE/dt确定。这个区域表示栅偏压为零或负值，但因空穴电流没有消失而Ic依然存在时的关断瞬态。如前文所述，如果电流增加过多，寄生晶体管会引发闩锁现象。当闩锁发生时，栅极将无法控制这个器件。最新型的IGBT没有这种类型的特性，因为设计人员改进了IGBT的结构及工艺，寄生SCR的触发电流较正常工作承受的触发电流（典型Ilatch>5 Ic正常）高出很多。关于闭锁电流分别作为结温和栅电阻的一个函数的变化情况。    (3)短路（短路安全运行SCSOA）。SCSOA是在电源电压条件下接通器件后所测得的驱动电路控制被测试器件的时间最大值。