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伺服驅(qū)動器中IGBT的常識及應(yīng)用的注意事項(xiàng)
閱讀：7338 發(fā)布時間：2012-1-15
二、IGBT管的代換
由于IGBT管工作在大電流 高電壓狀態(tài)，工作頻率較高，發(fā)熱量大，因此其故障率較高，又由于其價格較高，故代換IGBT管時，應(yīng)遵循以下原則：首先，盡量用原型號的代換，這樣不僅利于固定安裝，也比較簡便 其次，如果沒有相同型號的管子，可用參數(shù)相近的IGBT管來代換，一般是用額定電流較大的管子代替額定電流較小的，用高耐壓的代替低耐壓的，如果參數(shù)已經(jīng)磨掉，可根據(jù)其額定功率來代換。
由于IGBT管工作在大電流 高電壓狀態(tài)，工作頻率較高，發(fā)熱量大，因此其故障率較高，又由于其價格較高，故代換IGBT管時，應(yīng)遵循以下原則：首先，盡量用原型號的代換，這樣不僅利于固定安裝，也比較簡便 其次，如果沒有相同型號的管子，可用參數(shù)相近的IGBT管來代換，一般是用額定電流較大的管子代替額定電流較小的，用高耐壓的代替低耐壓的，如果參數(shù)已經(jīng)磨掉，可根據(jù)其額定功率來代換。
三、IGBT管的保存
保存半導(dǎo)體元件的場合溫度與濕度應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大 一般地，常溫規(guī)定為5~35攝氏度 ，常濕規(guī)定為45％~75％ 在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機(jī)加濕裝IGBT管模塊的容器，應(yīng)選用不帶靜電的容器并盡量遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方。
保存半導(dǎo)體元件的場合溫度與濕度應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大 一般地，常溫規(guī)定為5~35攝氏度 ，常濕規(guī)定為45％~75％ 在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機(jī)加濕裝IGBT管模塊的容器，應(yīng)選用不帶靜電的容器并盡量遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方。
四、使用注意事項(xiàng)
IGBT管的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離由于此氧化膜很薄，IGBT管的UGE 的耐壓值為 20V，在IGBT管加超出耐壓值的電壓時，會導(dǎo)致?lián)p壞的危險 此外，在柵極發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過 這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT管發(fā)熱乃至損壞在應(yīng)用中，有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極zui大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感 在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓，如果柵極回路不合適或者柵極回路*不能工作時（柵極處于開路狀態(tài)），若在主回路上加上電壓，則IGBT管就會損壞 為防止這類損壞情況發(fā)生，應(yīng)在柵極一發(fā)射極之間接一只10千歐左右的電阻。此外，由于IGBT管為MOS結(jié)構(gòu)，對于靜電就要十分注意 因此，請注意下面幾點(diǎn)：
（1）在使用模塊時，手持分裝件時，請勿觸摸驅(qū)動端子部分當(dāng)必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電放電后，再觸摸；
?。?）在用導(dǎo)電材料連接IGBT管的驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊；
（3）盡量在底板良好接地的情況下操作 如焊接時，電烙鐵要可靠接地在安裝或更換IGBT管時，應(yīng)十分重視IGBT管與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度，為了減少接觸熱阻，在散熱器與IGBT管間涂抹導(dǎo)熱硅脂，一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT管發(fā)熱，從而發(fā)生故障，因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT管的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過高時將報警或停止IGBT管工作。
IGBT靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)可測試IGBT參數(shù)包括ICES、BVCES、IGESF、VGETH、VGEON、VCESAT、ICON、VF、GFS、rCE等全直流參數(shù)，所有小電流指標(biāo)保證1%重復(fù)測試精度，大電流指標(biāo)保證2%以內(nèi)重復(fù)測試精度。
主極電流可提供400A 500A 800A 1250A大電流測試選項(xiàng)。BR3500測試系統(tǒng)是一項(xiàng)高速多用途半導(dǎo)體分立器件智能測試系統(tǒng)。它具有十分豐富的編程軟件和強(qiáng)大的測試能力。可真實(shí)準(zhǔn)確測試達(dá)十九大類二十七分類大、中、小功率的半導(dǎo)體分立器件。
IGBT管的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離由于此氧化膜很薄，IGBT管的UGE 的耐壓值為 20V，在IGBT管加超出耐壓值的電壓時，會導(dǎo)致?lián)p壞的危險 此外，在柵極發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過 這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT管發(fā)熱乃至損壞在應(yīng)用中，有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極zui大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感 在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓，如果柵極回路不合適或者柵極回路*不能工作時（柵極處于開路狀態(tài)），若在主回路上加上電壓，則IGBT管就會損壞 為防止這類損壞情況發(fā)生，應(yīng)在柵極一發(fā)射極之間接一只10千歐左右的電阻。此外，由于IGBT管為MOS結(jié)構(gòu)，對于靜電就要十分注意 因此，請注意下面幾點(diǎn)：
（1）在使用模塊時，手持分裝件時，請勿觸摸驅(qū)動端子部分當(dāng)必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電放電后，再觸摸；
?。?）在用導(dǎo)電材料連接IGBT管的驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊；
（3）盡量在底板良好接地的情況下操作 如焊接時，電烙鐵要可靠接地在安裝或更換IGBT管時，應(yīng)十分重視IGBT管與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度，為了減少接觸熱阻，在散熱器與IGBT管間涂抹導(dǎo)熱硅脂，一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT管發(fā)熱，從而發(fā)生故障，因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT管的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過高時將報警或停止IGBT管工作。
IGBT靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)可測試IGBT參數(shù)包括ICES、BVCES、IGESF、VGETH、VGEON、VCESAT、ICON、VF、GFS、rCE等全直流參數(shù)，所有小電流指標(biāo)保證1%重復(fù)測試精度，大電流指標(biāo)保證2%以內(nèi)重復(fù)測試精度。
主極電流可提供400A 500A 800A 1250A大電流測試選項(xiàng)。BR3500測試系統(tǒng)是一項(xiàng)高速多用途半導(dǎo)體分立器件智能測試系統(tǒng)。它具有十分豐富的編程軟件和強(qiáng)大的測試能力。可真實(shí)準(zhǔn)確測試達(dá)十九大類二十七分類大、中、小功率的半導(dǎo)體分立器件。
五、可測試種類
1．二極管 Diode
2．穩(wěn)壓（齊納）二極管 Zener
3．晶體管 Transistor（NPN型/PNP型）
4．可控硅整流器（普通晶閘管） SCR
5．雙向可控硅（雙向晶閘管） TRIAC
6．MOS場效應(yīng)管 Power MOSFET（N-溝/P-溝）
7．結(jié)型場效應(yīng)管 J-FET （N-溝/P-溝，耗盡型/增強(qiáng)型）
8. 三端穩(wěn)壓器 REGULATOR（正電壓/負(fù)電壓，固定/可變）
9．絕緣柵雙極大功率晶體管 IGBT（NPN型/PNP型）
10.光電耦合器 OPTO-COUPLER（NPN型/PNP型）
11.光電邏輯器件 OPTO-LOGIC
12.光電開關(guān)管 OPTO-SWITCH
13.達(dá)林頓陣列
14.固態(tài)過壓保護(hù)器 SSOVP
15.硅觸發(fā)開關(guān) STS
16.繼電器 RELAY（A、B、C型）
17.金屬氧化物壓變電阻 MOV
18.壓變電阻 VARISTO
19.雙向觸發(fā)二極管 DIAC
1．二極管 Diode
2．穩(wěn)壓（齊納）二極管 Zener
3．晶體管 Transistor（NPN型/PNP型）
4．可控硅整流器（普通晶閘管） SCR
5．雙向可控硅（雙向晶閘管） TRIAC
6．MOS場效應(yīng)管 Power MOSFET（N-溝/P-溝）
7．結(jié)型場效應(yīng)管 J-FET （N-溝/P-溝，耗盡型/增強(qiáng)型）
8. 三端穩(wěn)壓器 REGULATOR（正電壓/負(fù)電壓，固定/可變）
9．絕緣柵雙極大功率晶體管 IGBT（NPN型/PNP型）
10.光電耦合器 OPTO-COUPLER（NPN型/PNP型）
11.光電邏輯器件 OPTO-LOGIC
12.光電開關(guān)管 OPTO-SWITCH
13.達(dá)林頓陣列
14.固態(tài)過壓保護(hù)器 SSOVP
15.硅觸發(fā)開關(guān) STS
16.繼電器 RELAY（A、B、C型）
17.金屬氧化物壓變電阻 MOV
18.壓變電阻 VARISTO
19.雙向觸發(fā)二極管 DIAC
六、技術(shù)參數(shù)及可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
主極電壓：1000V 通過內(nèi)部設(shè)置可擴(kuò)展到：2000V
主極電流:50A 加選件可擴(kuò)展到：400A/500A/1000A/1250A
控制極電壓:20V 加大電流臺選件可擴(kuò)展到：80V
控制極電流:10A 加大電流臺選件可擴(kuò)展到：40A
電壓分辨率:1mV
電流分辨率:100pA 加小電流臺選件可擴(kuò)展到：1pA一、IGBT管簡介
IGBT管是絕緣柵雙極型晶體管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的簡稱，它是80年代初誕生，90年代迅速發(fā)展起來的新型復(fù)合電力電子器件IGBT管是由MOSFET場效應(yīng)晶體管和BJT雙極型晶體管復(fù)合而成的，其輸入級為MOSFET，輸出級為PNP型大功率三極管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件輸入阻抗高 響應(yīng)速度快 熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件通態(tài)電壓低 耐壓高和輸出電流大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOS-FET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位IGBT管的開通和關(guān)斷是由柵極電壓來控制IGBT管的。當(dāng)柵極加正電壓時，OSFET內(nèi)形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT管導(dǎo)通，此時高耐壓的IGBT管也具有低的通態(tài)壓降 在柵極上加負(fù)電壓時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT管即關(guān)斷 IGBT管與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極發(fā)射極間施加十幾伏的直流電壓，只有微安級的漏電流，基本上不消耗功率，顯示了輸入阻抗大的優(yōu)點(diǎn)。
主極電壓：1000V 通過內(nèi)部設(shè)置可擴(kuò)展到：2000V
主極電流:50A 加選件可擴(kuò)展到：400A/500A/1000A/1250A
控制極電壓:20V 加大電流臺選件可擴(kuò)展到：80V
控制極電流:10A 加大電流臺選件可擴(kuò)展到：40A
電壓分辨率:1mV
電流分辨率:100pA 加小電流臺選件可擴(kuò)展到：1pA一、IGBT管簡介
IGBT管是絕緣柵雙極型晶體管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的簡稱，它是80年代初誕生，90年代迅速發(fā)展起來的新型復(fù)合電力電子器件IGBT管是由MOSFET場效應(yīng)晶體管和BJT雙極型晶體管復(fù)合而成的，其輸入級為MOSFET，輸出級為PNP型大功率三極管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件輸入阻抗高 響應(yīng)速度快 熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件通態(tài)電壓低 耐壓高和輸出電流大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOS-FET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位IGBT管的開通和關(guān)斷是由柵極電壓來控制IGBT管的。當(dāng)柵極加正電壓時，OSFET內(nèi)形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT管導(dǎo)通，此時高耐壓的IGBT管也具有低的通態(tài)壓降 在柵極上加負(fù)電壓時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT管即關(guān)斷 IGBT管與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極發(fā)射極間施加十幾伏的直流電壓，只有微安級的漏電流，基本上不消耗功率，顯示了輸入阻抗大的優(yōu)點(diǎn)。