唐新灵，崔 翔，张 朋，李金元，赵 哿

(1．华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206；2．全球能源互联网研究院，北京 102209)

感性负载条件下IGBT开通过程分析

唐新灵1，崔 翔1，张 朋2，李金元2，赵 哿2

(1．华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206；2．全球能源互联网研究院，北京 102209)

针对IGBT的开通过程中，研究了感性负载条件下IGBT的开通过程中栅极电压、集电极电流、集射极电压随时间变化的特点及其相互关系。详细阐述了栅极电容随栅极电压变化的机理以及栅极平台电压产生的机理，分析了驱动电阻对栅极电压的影响。根据IGBT开通电流特点，提出用二次函数来拟合IGBT开通时的集电极电流波形，同时还分析了主回路杂散电感对开通波形的影响。搭建了IGBT动态开关特性测试平台，测量结果验证了本文分析的正确性。

IGBT；感性负载；开通过程

0 引 言

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)具有电压控制、开关速度快以及通态损耗低等优点[1]，被广泛应用于高压大容量变频器[2-4]、直流输电等领域[5-7]。IGBT芯片经历了由穿通型(Punch Through，PT)、非穿通型(Non Punch Through，NPT)到场终止型(Field Stop, FS)的发展过程[8]；为了满足应用需求，IGBT封装在发展焊接形式的同时，结合了IGBT与GTO的共同优点，发展了大功率的压接封装形式[9,10]。

随着载流子寿命控制等技术的应用，IGBT关断损耗得到了明显改善；此外，大功率IGBT器件内部续流二极管的反向恢复过程，极大地增加了IGBT的开通损耗，因此，IGBT的开通过程越来越引起重视。准确的IGBT开通模型，可以用于仿真分析IGBT在不同工况条件下的开关波形，对器件的开通损耗、可能承受的电气应力、电磁干扰噪声等进行评估，为驱动电路进行优化提供指导，从而改善IGBT的开通特性[11,12]。……