IGBT静态电气参数详解
Cies、Coes 、Cres属于IGBT的极间寄生电容,是极间寄生电容理想化的概念,属于静态电气参数,单位均为pF,其具体含义需要用图1来说明:
Cies=CGC+CGE( 忽略CGE的存在,假设CGE是被短路的)
Coes=CGC+CCE(忽略CGC的存在,假设CGE是被短路的)
Cres=CGC(发射极接地,假设CCE、CGE是被交流短路的)
CGC在BJT中一般也称为米勒电容,这里也同样可以称呼。Cies称为输入电容(Input capacitance); Coes称为输出电容(Output capacitance); Cres称为逆导电容 (Reverse transfer capacitance) 。
晶体管的极间寄生电容是客观存在的,无论IGBT是打开还是关闭状态,也不管是否有电压加在各个电极上。不但是IGBT,BJT、FET 乃至电子管均是如此。然而,Cies、Coes 、Cres
只是考量与之相关的极间寄生电容,却忽略其他极间寄生电容的存在,即交流短路不起作用,参数中的s 即短路(Short)的意思。所以,它们是极问寄生电容的理想化概念。这种理想化的概念是为了抓住问题的主要方面,简化问题的分析。
Cies、Coes 、Cres的测量是有特定条件的。一般采用的测试条件是:VGE =0V,ƒ=1MHz(测试信号的频率),VGE =30V。也就是说,Cies、Coes 、Cres表征的是IGBT关断条件下的极间寄生电容,属于静态参数。
之所以规定Cies、Coes 、Cres测试的VCE,是因为这些数值是与VCE密切相关的。随着VCE的升高,它们的数值会迅速减小,如图2所示。因此这些参数主要影响的是IGBT开关特性,只有IGBT开关期间,C-E间电压才会有变化(系统加Ⅷ孵百胥况除外),这也正是有塑芋謝霄藿補磊另开关参数的原因。
在比对上述参数时,应该特别注意VCE参数,有些手册给出的VCE为25V。虽然只有区区5V 之差,但从图2不难看出,30V以下正是Cies、Coes 、Cres变化饺大的区域。
图2还给出了TC,但实际上Cies、Coes 、Cres与温度大的关系很小,一般不需要考虑温度对它们的影响。
无论是Cies、Coes 、Cres中的哪一个,我们都希望其尽量小一些:Cies会增加驱动功率;Coes会导致IGBT在高频应用时不能被真正关断,白白消耗功率、降低PD值;Cres则会引起正反馈,即输出信号会从集电极倒灌回到栅极,引起自激振荡。
电容对高速开关信号来说都是非线性的(只有正弦波才接近线性),故Cies、Coes 、Cre很少用于定量计算,而是用于定性分析。即使IGBT 单管也是由不计其数的芯片 单元组成的,每个芯片 单 元都可以视为一个微型的IGBT单管。对于一个芯片单元来说,极间寄生电容也好,QG、QGE、QGC也好,都是非常小的值,如果一个封装内的芯片单元越少,则上述电容值就越小。毫靂电流规格相同的IGBT,芯片单元越少,就意味着IGET的工艺越先进,至少说明制造商采用了更先进的芯片工艺。