利用多年的實(shí)例總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)?zāi)脕砗痛蠹曳窒?。有關(guān)變流器的核心器件－MOSFET和IGBT,。MOSFET和IGBT是當(dāng)前變流器中應(yīng)用最廣泛，最重要的兩類核心器件,。MOSFET主要應(yīng)用在低壓和中壓（中小功率）,，IGBT主要應(yīng)用在高壓和中壓（大功率）領(lǐng)域。
首先來說MOSFET,，提一個基礎(chǔ)性問題,，驅(qū)動MOSFET導(dǎo)通的最佳柵電壓是多少伏？絕大多數(shù)人的回答是：15V,。這個答案不能說錯,，但是，這活干得太粗,。MOSFET的導(dǎo)通電阻是隨柵電壓的提高而下降,，當(dāng)柵電壓達(dá)到一定值時(shí)，導(dǎo)通電阻就基本不會再降了,，暫且稱之為“充分導(dǎo)通”,，一般認(rèn)為這個電壓是低于15V的。
實(shí)際上,，不同耐壓的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓是不同的,。基本規(guī)律是：耐壓越高的MOSFET,，達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓越低,；耐壓越低的MOSFET，達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓越高,。我查閱了各種耐壓MOSFET的VGS－RDS曲線,，得到的結(jié)論是：耐壓200V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞16V；耐壓500V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞12V,；耐壓1000V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞8V,。因此，建議：耐壓200V及以下的MOSFET柵驅(qū)動電壓＝17－18V,；耐壓500V的MOSFET柵驅(qū)動電壓＝15V利用多年的實(shí)例總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)?zāi)脕砗痛蠹曳窒?。有關(guān)變流器的核心器件－MOSFET和IGBT。MOSFET和IGBT是當(dāng)前變流器中應(yīng)用最廣泛,，最重要的兩類核心器件,。MOSFET主要應(yīng)用在低壓和中壓（中小功率），IGBT主要應(yīng)用在高壓和中壓（大功率）領(lǐng)域
首先來說MOSFET,，提一個基礎(chǔ)性問題,，驅(qū)動MOSFET導(dǎo)通的最佳柵電壓是多少伏？絕大多數(shù)人的回答是：15V。這個答案不能說錯,，但是,，這活干得太粗。MOSFET的導(dǎo)通電阻是隨柵電壓的提高而下降,，當(dāng)柵電壓達(dá)到一定值時(shí),，導(dǎo)通電阻就基本不會再降了，暫且稱之為“充分導(dǎo)通”,，一般認(rèn)為這個電壓是低于15V的,。
實(shí)際上，不同耐壓的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓是不同的,?；疽?guī)律是：耐壓越高的MOSFET，達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓越低,；耐壓越低的MOSFET,，達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓越高。我查閱了各種耐壓MOSFET的VGS－RDS曲線,，得到的結(jié)論是：耐壓200V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞16V,；耐壓500V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞12V；耐壓1000V的MOSFET達(dá)到充分導(dǎo)通的柵電壓＞8V,。因此,，建議：耐壓200V及以下的MOSFET柵驅(qū)動電壓＝17－18V；耐壓500V的MOSFET柵驅(qū)動電壓＝15V,；耐壓1000V的MOSFET柵驅(qū)動電壓＝12V,。
說了MOSFET的驅(qū)動電壓，再來說說IGBT的驅(qū)動電壓,，IGBT的驅(qū)動電壓為15±1.5V,，與IGBT的耐壓無關(guān)。驅(qū)動電壓低于13.5V,，IGBT的飽和壓降會明顯增高,；高于16.5V，既沒有必要,，還可能帶來不利的影響,。
某些用IGBT作為主功率器件的變流器，IGBT的輸出直接與外部負(fù)載連接,，例如驅(qū)動電機(jī)調(diào)速的變頻器,，司服系統(tǒng)等等。一旦負(fù)載短路,，就會造成IGBT極為嚴(yán)重的過流,，此時(shí)IGBT會有多大的電流呢,？大約是IGBT額定電流的幾倍到十幾倍，過流的嚴(yán)重程度與IGBT的柵驅(qū)動電壓相關(guān),，即,，當(dāng)IGBT的驅(qū)動電壓在14V以下時(shí)，其短路電流就較小,，約是其額定電流的幾倍；當(dāng)IGBT的驅(qū)動電壓在16V以上時(shí),，其短路電流就很大,，約是其額定電流的十幾倍，顯然,，這么大的短路電流,，對IGBT極具破壞性。雖然,，IGBT號稱有10微秒的抗短路能力,，十幾倍的額定電流也是難于承受的，我的經(jīng)驗(yàn)是,，最多只能承受一次,，第二次就玩完。因此,，建議,，如果有條件嚴(yán)格控制IGBT的驅(qū)動電壓的話，此類變流器IGBT的柵電壓為14.5－15.5V為宜,。
IGBT的主要技術(shù)參數(shù)之最大額定電流的定義：在一定的殼溫條件下,，可以連續(xù)通過集電極的最大電流（直流）。我們必須關(guān)注的是：最大額定電流指的直流,，也就是說,，不能有開關(guān)動作，而且,，柵電壓為15V,，即IGBT在良好導(dǎo)通的情況下。此時(shí)結(jié)溫不高于規(guī)格書中的最高值,。
而實(shí)際應(yīng)用時(shí)總是有開關(guān)動作的,，開關(guān)時(shí)的瞬時(shí)功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)通時(shí)的瞬時(shí)功耗，一般正常工作時(shí),，導(dǎo)通時(shí)的峰值電流應(yīng)小于其最大額定電流,，應(yīng)該小多少為合理呢？這個問題不能一概而論,。這與所選的IGBT的品牌,，開關(guān)速度,，工作頻率，母線電壓,，外殼溫度等等多種因素有關(guān),。最好向原生產(chǎn)商的技術(shù)支持咨詢。
我曾經(jīng)向三菱作過咨詢,，采用三菱的IGBT模塊,，設(shè)計(jì)AC380V的通用變頻器，工作頻率6－7KHZ,，選擇相應(yīng)適用的系列型號,。變頻器輸出額定電流的峰值應(yīng)該設(shè)計(jì)為IGBT最大額定電流的1/2，通用變頻器一般允許最大150％過載,，此時(shí)IGBT的峰值電流為IGBT最大額定電流的3/4
IGBT模塊的壽命
1: 功率循環(huán)壽命： 外殼溫度變化很小但結(jié)溫變化頻繁時(shí)的工作模式下的壽命,。
2: 熱循環(huán)壽命：系統(tǒng)從啟動到停止期間溫度相對緩慢變化的工作模式下的壽命。
下圖是功率模塊的典型結(jié)構(gòu)
當(dāng)功率模塊結(jié)溫變化時(shí), 由于膨脹系數(shù)的不同,，在鋁線和硅片間,、硅片和絕緣基片間將產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，如果應(yīng)力一直重復(fù),，結(jié)合部的熱疲勞將導(dǎo)致產(chǎn)品失效,。如下圖
在功率模塊殼溫變化相對緩慢而變化幅度大的工作模式下，由于絕緣基板和銅底板的膨脹系數(shù)不同,，絕緣基板和銅底板之間的焊錫層將產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變
如果應(yīng)力一直重復(fù), 焊錫層將產(chǎn)生裂紋,。如果裂紋擴(kuò)大到硅片的下方，熱阻增大將導(dǎo)致熱失控,；或者熱阻增加引起DTj 增加導(dǎo)致功率循環(huán)壽命下降,，并最終導(dǎo)致引線剝離失效 。如下圖
三菱IGBT功率模塊熱疲勞壽命（三菱提供）
功率器件的并聯(lián)使用
要實(shí)現(xiàn)功率器件的并聯(lián)使用,，應(yīng)滿足兩個條件：
1,、并聯(lián)使用功率器件的一致性好（要選用同一批次的）；
2,、其導(dǎo)通電阻或飽和壓降為正溫度系數(shù),。
MOSFET的導(dǎo)通電阻都是正溫度系數(shù)的，很容易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)使用,。
IGBT則不然,，有的IGBT飽和壓降是負(fù)溫度系數(shù)的，有的IGBT飽和壓降是正溫度系數(shù)的,。
負(fù)溫度系數(shù)飽和壓降的IGBT并聯(lián)使用難于均流,，所以，不宜并聯(lián)使用,。
正溫度系數(shù)飽和壓降的IGBT是可以并聯(lián)使用的,，并且能夠達(dá)到很好的均流效果
例如,，INFINEON的FF450R17ME3，下圖是其飽和壓降的溫度特性,，當(dāng)集電極電流大于100A時(shí),，飽和壓降有良好的正溫度系數(shù)。本人使用兩個模塊并聯(lián),，輸出總電流400A交流有效值,，實(shí)測并聯(lián)模塊電流的不均勻度小于5％。
三菱的CM400DU-24NFH,，該器件最大額定電流為400A,，這是一個開關(guān)速度很快的IGBT，其飽和壓降比較大,，一般應(yīng)用在工作頻率較高的地方,，所以,，總損耗較大,，因此一般峰值電流在200A左右。從下圖可以清楚地看到,，該IGBT集電極電流小于350A時(shí),，其飽和壓降為負(fù)溫度系數(shù)