要做高功率設計，需要選擇合適的IGBT，并在此基礎上合理設計和應用IGBT。本文從介紹IGBT選型的四大基本要求及三大設計理念入手，再輔以IGBT在風能中的應用案例，旨在幫助工程師正確選擇合適的IGBT，并合理設計和應用IGBT，從而實現(xiàn)高功率密度的設計。
1 IGBT選型的四個基本要求
做高功率設計時，IGBT的選型要考慮到四個基本要求，一個就是明確知道IGBT的安全工作區(qū)，只要在安全工作區(qū)之內(nèi)，怎么應用IGBT都可以;第二個是在熱設計上的限制，還有結(jié)構上面、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))和短路時候的保護。這個是開通和關斷時候的波形，這個是相關的開通和關斷時候的定義。我們做設計的時候，結(jié)溫的要求，比如長期工作必須保證溫度在安全結(jié)溫之內(nèi)，做到這個保證的前提是需要把這個模塊相關的應用參數(shù)提供出來。這樣結(jié)合這個參數(shù)以后，結(jié)合選擇的IGBT的芯片，還有封裝和電流，來計算產(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，時間比較短，它可能不是一個長期的工作點，可能突然增加，這個時候就涉及到另外一個指標，動態(tài)熱阻，我們叫做熱阻抗。這個波動量會直接影響到IGBT的可靠性，就是壽命問題。你可以看到50赫茲波動量非常 小，這個壽命才長。
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)構上面，其實也會和封裝相關，因為設計的時候會布局和結(jié)構的問題，不同的設計它的差異性很大。
1.4 可靠性要求
可靠性問題，剛才說到結(jié)溫波動，其中最擔心就是結(jié)溫波動以后，會影響到這個綁定線和硅片之間的焊接，時間久了，這兩種材料本身之間的熱抗系數(shù)都有差異，所以在結(jié)溫波動情況下，長時間下來，如果工藝不好的話，就會出現(xiàn)裂痕甚至斷裂，這樣就會影響保護壓降，進一步導致IGBT失效。第二個就是熱循環(huán)，主要體現(xiàn)在硅片和DCB這個材料之間，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，這個失效很明顯。另一個在我們一般的應用中體現(xiàn)不到，就是宇宙射線的問題，這個宇宙射線對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，在IGBT安全運營里面，我們需要強調(diào)兩倍的電流關斷能力，這是規(guī)格數(shù)上給的BSO的曲線，建議客戶不要超過時限所規(guī)定的范圍之內(nèi)，你就可以保證這個產(chǎn)品的安全。那這個虛線代表芯片的特性，時限代表端子，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。
