什么是窄脈沖現(xiàn)象

IGBT作為一種功率開關(guān)，從門級(jí)信號(hào)到器件開關(guān)過程需要一定反應(yīng)時(shí)間，就像生活中開關(guān)門太快容易擠壓手一樣，過短的開通脈沖可能會(huì)引起過高的電壓尖峰或者高頻震蕩問題。這種現(xiàn)象隨著IGBT被高頻PWM調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，時(shí)常會(huì)無奈發(fā)生，占空比越小越容易輸出窄脈沖，且IGBT反并聯(lián)續(xù)流二極管FWD在硬開關(guān)續(xù)流時(shí)反向恢復(fù)特性也會(huì)變快。以1700V/1000A IGBT4 E4來看，規(guī)格書中在結(jié)溫Tvj.op=150℃時(shí)，開關(guān)時(shí)間tdon=0.6us,tr=0.12us和tdoff=1.3us, tf=0.59us，窄脈沖寬度不能小于規(guī)格書開關(guān)時(shí)間之和。

窄脈沖現(xiàn)象的原因

從半導(dǎo)體基本原理上看，窄脈沖現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是由于IGBT 或FWD剛開始開通時(shí)，不會(huì)立即充滿載流子，當(dāng)在載流子擴(kuò)散時(shí)關(guān)斷IGBT或二極管芯片，與載流子完全充滿后關(guān)斷相比，di/dt可能會(huì)增加。相應(yīng)地在換流雜散電感下會(huì)產(chǎn)生更高的IGBT關(guān)斷過電壓，也可能會(huì)引起二極管反向恢復(fù)電流突變，進(jìn)而引起snap-off現(xiàn)象。但該現(xiàn)象與IGBT和FWD芯片技術(shù)、器件電壓和電流都緊密相關(guān)。

先要從經(jīng)典的雙脈沖示意圖出發(fā)，下圖為IGBT門極驅(qū)動(dòng)電壓、電流和電壓的開關(guān)邏輯，從IGBT的驅(qū)動(dòng)邏輯看，可以分為窄脈沖關(guān)斷時(shí)間toff，實(shí)際是對(duì)應(yīng)二極管FWD的正向?qū)〞r(shí)間ton，其對(duì)反向恢復(fù)峰值電流、恢復(fù)速度都有很大影響，反向恢復(fù)最大峰值功率不能超過FWD SOA的限制；和窄脈沖開通時(shí)間ton，這個(gè)對(duì)IGBT關(guān)斷過程影響比較大，主要是IGBT關(guān)斷電壓尖峰和電流拖尾振蕩。

圖：驅(qū)動(dòng)雙脈沖

實(shí)際應(yīng)用中那最小脈沖寬度限制是多少比較合理

查閱資料一些經(jīng)驗(yàn)：

1、脈沖寬度ton對(duì)IGBT關(guān)斷小電流（大約1/10*Ic）時(shí)影響較小，實(shí)際可以忽略。

2、IGBT關(guān)斷大電流時(shí)候?qū)γ}沖寬度ton有一定依賴性，ton越小電壓尖峰V越高，且關(guān)斷電流拖尾會(huì)突變，發(fā)生高頻振蕩。

3、FWD特性隨導(dǎo)通時(shí)間變短其反向恢復(fù)過程會(huì)加速，越短FWD導(dǎo)通時(shí)間會(huì)引起很大dv/dt和di/dt，尤其小電流條件下。另外，高壓IGBT都給出明確最小二極管導(dǎo)通時(shí)間tonmin=10us。

審核編輯：湯梓紅