新一代3300V 1200A的IGBT模塊，仍保持IGBT模塊的典型特性，即損耗低、噪音小和短路耐量大的特性。其飽和壓降與1600V 的產(chǎn)品差不多，通過降低50%左右的短路電流而實(shí)現(xiàn)其可與1200V/1600V IGBT相比擬的較好的短路耐量。 另外，由于門極輸入和反饋電容的變化，新一代高壓型IGBT表現(xiàn)出不同的輸入特性。這在設(shè)計門極驅(qū)動時務(wù)必加以考慮。由于門極采用RC回路（阻容回路），故單位時間里電流和電壓的變化量（dI/dt 和dv/dt）可以被獨(dú)立地調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)在IGBT和二極管的安全工作區(qū)里使開關(guān)損耗降到最小。 可靠的短路耐量 短路耐量是IGBT最重要的性能之一。短路電流被限定在額定電流的8～10倍，導(dǎo)致耗散功率大量提升，比如一個2KV 12KA 的IGBT，損耗將達(dá)到24MW。故對于高壓型的IGBT來說，必須通過減少短路電流（Isc）實(shí)現(xiàn)降低損耗的目的。對于3300V的IGBT來說，其應(yīng)用電路直流側(cè)電壓的典型值大約在1500V～2000V之間，為1600V IGBT的兩倍，所以為了得到與1600V IGBT相同的損耗，必須減少其電流，這可以通過采用優(yōu)化的高壓元胞設(shè)計，把短路電流減少到其額定電流值的5倍而得到實(shí)現(xiàn)。 動態(tài)傳輸特性 IGBT的元胞設(shè)計已考慮了輸入和反饋電容的影響，因?yàn)樗鼈儗ζ骷膭討B(tài)傳輸特性有重要影響。這說明在相同的驅(qū)動條件下，高壓型IGBT與1200V 和1600V的開通情況是大不相同的。 IGBT 的開通情況 IGBT的開通過程按時間可以分為如圖Fig.1和表1所示的四個過程,如下: 第一, 門射電壓VGE小于閥值電壓VTh時。其門極電阻RG和門射電容CGEI的時間常數(shù)決定這一過程。當(dāng)器件的集電極電流IC 和集射電壓VCE均保持不變時，CGEI就是影響其導(dǎo)通延遲時間tdon的唯一因素。 第二, 當(dāng)門射電壓VGE達(dá)到其閥值電壓値時，開通過程進(jìn)入第二階段，IGBT開始導(dǎo)通，其電流上升速率 dI/dt的大小與門射電壓VGE 和器件的跨導(dǎo)gfs有如下關(guān)系： dIc/dt = gfs（Ic）＊dVGE/dt 其中，dVGE/dt由器件的門極電阻RG和門射電容CGEI所決定 （對于高壓型IGBT來說，門集電容CGC可忽略不計）。 第三, 第三階段從集電極電流達(dá)到最大值ICmax（FWD的逆向峰值電流IRM 加上負(fù)載電流IL）時開始，克服反向電壓VR使二極管截止，此時IGBT的集射電壓VCE開始下降，隨著VCE的下降，電壓可控的門集之間的場電容容抗CGC成近百倍增大。當(dāng)門射驅(qū)動電壓保持恒定時，所有的門極電流都被投入到對增長的CGC的放電上。因此，本階段的導(dǎo)通受門極電阻和場電容的時間常數(shù)所影響。該時間常數(shù)決定器件的電壓變化速率 dVCE/dt 并對器件的導(dǎo)通損耗造成很大的影響。 第四, 開通之后，器件進(jìn)入穩(wěn)定的導(dǎo)通狀態(tài)。 對dIC/dt和 dVCE/dt的控制 場電容增加，門射電容減少，這樣的IGBT若使用一般的"R"-門極驅(qū)動，將導(dǎo) 致dI/dt值的增加和dV/dt值的減少。dI/dt 的增大引起在FWD反向恢復(fù)其間器件承受較高的壓力以及由二極管的恢復(fù)而可能出現(xiàn)較高的負(fù)dI/dt值，從而在雜散電感的作用下導(dǎo)致器件過壓。而低的dV/dt值引起高的開關(guān)損耗。因而唯有通過改變門極電阻RG的大小來均衡才能化解dI/dt與dV/dt大小的沖突。RG的取值務(wù)必保證dIc/dt的調(diào)節(jié)始終處于器件的安全工作區(qū)內(nèi)，但這樣一來dV/dt的值就會很低導(dǎo)致開通損耗不能接受。因此，解決的方法是采用"RC"門極驅(qū)動，即在IGBT的門射之間再接入附加電容CGE。通過該電容來調(diào)節(jié)上述開通第二過程中門射電壓和電流變化率dIc/dt的上升，不過，CGE對開通的第三過程沒什么影響，因?yàn)闆]有引起dVGE /dt的改變。dVCE/dt升高使得器件的開通損耗減少，控制門極電阻使ＦＷＤ上的dV/dt的變化值不超過其臨界值。門極電阻ＲＧ確定之后，就可通過調(diào)節(jié)外接的CGＥ來設(shè)定合適的dIc/dt值。 采用"RC"-門極驅(qū)動的結(jié)果，dIc/dt 的設(shè)定值約為5kA/μs,而不同的dVCE/dt值由不同的RC值所決定。適當(dāng)?shù)剡x擇RC值可使器件的開通損耗大量降低甚至超過50%。 IGBT的驅(qū)動條件 高壓IGBT和二極管在開關(guān)速度上都有其局限性。當(dāng)dIF/dt為續(xù)流二極管FWD的限值時，則關(guān)斷時IGBT的dVCE/dt值為其最大值。當(dāng)然可以通過改變IGBT的門極驅(qū)動條件來調(diào)節(jié)這兩個限值的變化。FWD的截止受IGBT開通的驅(qū)動條件控制。關(guān)斷時務(wù)必保證IGBT處于其安全工作區(qū)內(nèi)。為了獨(dú)立控制開通時的dV/dt 、dI/dt及關(guān)斷時的 dV/dt，必須采用三個無源元件，如圖Fig.4顯示，采用標(biāo)準(zhǔn)的±15V的門極驅(qū)動時，可以通過開通門極電阻Ron（調(diào)節(jié)dVon/dt）、關(guān)斷門極電阻Roff（調(diào)節(jié)dVoff/dt）和門射電容CGE（調(diào)節(jié)dIon/dt）來調(diào)節(jié)IGBT/FWD限值的變化斜率。電容CGE對IGBT關(guān)斷時的dI/dt影響很小。 總結(jié) 受高壓IGBT和高壓FWD的安全工作區(qū)的限制，而采用帶三個無源元件（Ron，Roff，CGE）的RC-門極驅(qū)動，通過調(diào)節(jié)來控制電壓和關(guān)斷電流斜率的變化。 不同的輸入和傳輸特性所引起的在門射和門集之間的容抗變化率，可由采用RC-門極驅(qū)動的方案得以補(bǔ)償。