IGBT是一种新型半导体器件,是MOSFET和BJT两种器件优点的结合,具有低电压控制、低导通电阻、大电流承受能力等优点,被广泛应用于工业电气领域的功率控制领域。IGBT的基本结构由PNPN差异较小的npn型绝缘栅双极晶体管(IGCT)和pn结型场效应晶体管(MOSFET)组成。
IGBT在工作过程中,当从栅极施加正电压时,会形成电子-空穴对,使得npn结区的电子被空穴注入,同时pnp结区的空穴被电子注入,这种注入效应会形成一种类似晶体管放大器的效应,将较小的控制信号,转化成较大的输出信号,实现功率放大。
IGBT温度过高是导致IGBT烧毁的主要原因之一。IGBT的导通电阻很小,但它的输出电流非常大,在高频换流的情况下容易引起管体温升,进而影响IGBT的正常使用。IGBT的耐温一般在150℃左右,超出该温度范围的使用,会使灵敏元件逐渐损坏,电路失去约束,最终导致器件烧毁。
IGBT在正常使用过程中,如果发生过电压/过电流冲击,会导致管子极化不均匀,因此在高负载电流的情况下会直接导致管子击穿、短路和烧毁等现象。过大的电流和压力的协同作用,会破坏电路中的所有组件,如电容器、电阻、变压器等,对设备造成损害甚至影响其使用寿命。
静电放电是指当两个带电体发生直接接触、电场调制、电磁波辐射或者电离气体参与时,电荷之间的变化会导致高电压冲击的现象。使用IGBT时,往往会遇到对货品进行分装、拆卸时接触到半导体器件,由于带电体之间的作用,造成的静电放电,容易损坏IGBT,从而导致烧毁。
设计不当也是导致IGBT烧毁的原因之一。如果选择的IGBT器件不能满足电路的应用需求,设备运行过程中可能会发生持续的工作越限现象,应用电路的间隔电压评级、额定电流、较高的操作温度等方面也必须进行合理的考虑和选择。因此,在设计和选择IGBT的过程中,必须精确计算和分析电路参数,确保设计合理,避免IGBT烧毁。