IGBT模块电流参数Ic与Tc关系详解
Ic的定义
Ic是极限值,指的是集电极电流(Collector current),C 表示集电极。Ic的具体含义是集电极最大直流电流(Maximum DC collector current)。本文中的电流规格指的就是Ic,它也是技术手册中常见的参数之一。
Ic是在IGBT 饱和导通的条件下测定的,其值与时间(集电极通过电流的时间)、Tc(集电极温度,即本体散热片的温度)、散热条件、电源电压、环境温度有关。除了Tc,其他条件都是给定的。过去的资料一般给出的都是Tc =25℃时的Ic。显然,工作条件下的功率晶体管,Tc一般都会超过25℃。后来,有厂商给出了Tc= 80℃、90℃、100℃、110℃等温度下的Ic,简单表示时将具体的摄氏温度值标在Ic的后面,如IC25、Ic100;或者用@隔开,如Ic@ Tc =250C。
Ic可以用下式进行计算:
注意:因为Ic是未知的,所以VCE(sat)也是未知的。换言之,式中有两个未知数,这在数学上称为迭代算法。为了求得Ic,至少需要两组热阻、结温、散热片温度的数据。
需要说明的是,Ic并不是IGBT集电极可以长期通过的最大电流,散热条件比较理想的也不例外。
2降额因子
在其他条件相同的情况下,Ic与Tc在适用温度范围内大致呈线性关系,Tc每升高1℃Ic下降的值称为降额因子。降额因子并不是一个正式的技术参数,只是行业内的一种习惯用法,因此它一般不会出现在技术手册中,需要我们自己进行计算: 式中,T为Tc的值;Ic为对应Tc条件下的值。
如BUP307,25℃时的Ic为35A,90℃时的Ic为23A,降额因子为
δ=(35-23)/(90-25)≈0.18
知道了δ和Ic25,就大致知道了任意Tc下的Ic值,如BUP307在75℃时的Ic值:
Ic75=35-0.18(75-25)≈26(A)
不过,一般的技术手册中都会给出一个曲线图,表明Ic与Tc的变化趋势。如图1所示,曲线略有翘曲。可见,公式的计算结果只是近似值。
图1 Ic与Tc的关系图(H20R1202)