絕緣柵雙極型晶體管IGBT結(jié)溫估算

（一）概述

IGBT —— a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b)簡化等效電路 c)電氣圖形符號

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和絕緣柵型場效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件。

雙極型晶體管具有如下優(yōu)點：

① 耐高壓，飽和壓降低；

② 載流密度大，流經(jīng)電流大

④ 開關(guān)特性好

缺點是驅(qū)動電流較大。

BJT —— a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b) 電氣圖形符號

絕緣柵型場效應(yīng)晶體管MOSFET，通過柵極電壓控制漏極電流，具有如下優(yōu)點：

① 驅(qū)動電路簡單，所需驅(qū)動功率很小

② 開關(guān)速度快，工作頻率高；

③ 熱穩(wěn)定性好，優(yōu)于BJT；

缺點是電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

MOSFET —— a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b)電氣圖形符號

而IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，獲得了廣泛的應(yīng)用。

由于過溫是致使IGBT損壞失效的最主要原因之一，因此需要對其進行熱保護。如下圖所示，在IGBT附近布置溫度傳感器NTC，實時測量其溫度。

IGBT結(jié)構(gòu)示意圖

而基于NTC的保護方式響應(yīng)慢，且NTC溫度和IGBT結(jié)點溫度差別大，難以準(zhǔn)確保護IGBT，所以IGBT結(jié)溫估算的需求呼之而出。目的是更精準(zhǔn)、及時地保護IGBT，同時也可最大限度地發(fā)揮IGBT的電流輸出能力。

IGBT結(jié)溫估算算法主要包括下述兩部分，將分別進行介紹：

① IGBT/Diode損耗的計算；

② 熱阻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。