压接式IGBT电流测试技术

igbt过流检测原理
IGBT过流检测原理是通过检测IGBT管芯的电流大小来判断
是否发生过流现象。

过流检测一般用于电力电子装置中，以监测和保护电路。

下面将详细介绍IGBT过流检测的原理和工作
方式。

IGBT管芯的电流大小通过测量两个压降电阻上的电压来实现。

这两个压降电阻位于IGBT管芯的源极和漏极之间。

当电流通
过IGBT管芯时，会在这两个电阻上产生一定的电压。

通过测
量这两个电压的大小，可以得到IGBT管芯的电流值。

具体实现方式是利用差分放大器和运算放大器构成的电流检测电路。

差分放大器的作用是将两个压降电阻上的电压信号进行放大和差分处理，得到差分电压信号。

运算放大器负责将差分电压信号转化为电流值。

当IGBT管芯的电流超过预设阈值时，差分电压信号会越过运
算放大器的输入阈值，触发一个报警信号。

这个报警信号可以用于控制保护电路的动作，如切断电源或保护负载。

这样可以保护IGBT管芯和其他电路不受过流损坏。

总之，IGBT过流检测原理是通过测量两个压降电阻上的电压
来实现的。

通过差分放大器和运算放大器的配合，可以将电压信号转换为电流值，并判断是否发生过流现象。

利用这个原理，可以实现对IGBT管芯的保护和电路的安全运行。

IGBT的检测要领之阳早格格创做IGBT有三个电极，分别称为栅极G(也喊统制极大概门极)、集电极C(亦称漏极)及收射极E(也称源极)一、用指针式万用表对付场效力管举止判别（1）用测电阻法判别结型场效力管的电极根据场效力管的PN结正、反背电阻值纷歧样的局里，不妨判别出结型场效力管的三个电极.简直要领：将万用表拨正在R×1k档上，任选二个电极，分别测出其正、反背电阻值.当某二个电极的正、反背电阻值相等，且为几千欧姆时，则该二个电极分别是漏极D战源极S.果为对付结型场效力管而止，漏极战源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G.也不妨将万用表的乌表笔（白表笔也止）任性交战一个电极，另一只表笔依次去交战其余的二个电极，测其电阻值.当出现二次测得的电阻值近似相等时，则乌表笔所交战的电极为栅极，其余二电极分别为漏极战源极.若二次测出的电阻值均很大，道明是PN结的反背，即皆是反背电阻，不妨判决是N沟讲场效力管，且乌表笔接的是栅极；若二次测出的电阻值均很小，道明是正背PN 结，即是正背电阻，判决为P沟讲场效力管，乌表笔接的也是栅极.若没有出现上述情况，不妨变更乌、白表笔按上述要领举止尝试，直到判别出栅极为止.（2）用测电阻法判别场效力管的佳坏测电阻法是用万用表丈量场效力管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值共场效力管脚册标明的电阻值是可相符去判别管的佳坏.简直要领：最先将万用表置于R×10大概R×100档，丈量源极S与漏极D之间的电阻，常常正在几十欧到几千欧范畴（正在脚册中可知，百般分歧型号的管，其电阻值是各没有相共的），如果测得阻值大于仄常值，大概是由于里里交战没有良；如果测得阻值是无贫大，大概是里里断极.而后把万用表置于R×10k档，再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无贫大，则道明管是仄常的；若测得上述各阻值太小大概为通路，则道明管是坏的.要注意，若二个栅极正在管内断极，可用元件代换法举止检测.（3）用感触旗号输人法估测场效力管的搁大本领简直要领：用万用表电阻的R×100档，白表笔接源极S，乌表笔接漏极D，给场效力管加上1.5V的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值.而后用脚捏住结型场效力管的栅极G，将人体的感触电压旗号加到栅极上.那样，由于管的搁大效率，漏源电压VDS战漏极电流Ib皆要爆收变更，也便是漏源极间电阻爆收了变更，由此不妨瞅察到表针有较大幅度的晃动.如果脚捏栅极表针晃动较小，道明管的搁大本领较好；表针晃动较大，标明管的搁大本领大；若表针没有动，道明管是坏的.根据上述要领，咱们用万用表的R×100档，测结型场效力管3DJ2F.先将管的G极启路，测得漏源电阻RDS为600Ω，用脚捏住G极后，表针背左晃动，指示的电阻RDS 为12kΩ，表针晃动的幅度较大，道明该管是佳的，并有较大的搁大本领.使用那种要领时要道明几面：最先，正在尝试场效力管用脚捏住栅极时，万用表针大概背左晃动（电阻值减小），也大概背左晃动（电阻值减少）.那是由于人体感触的接流电压较下，而分歧的场效力管用电阻档丈量时的处事面大概分歧（大概者处事正在鼓战区大概者正在没有鼓战区）所致，考查标明，普遍管的RDS删大，即表针背左晃动；少量管的RDS减小，使表针背左晃动.但是无论表针晃动目标怎么样，只消表针晃动幅度较大，便道明管有较大的搁大本领.第二，此要领对付MOS场效力管也适用.但是要注意，MOS场效力管的输人电阻下，栅极G允许的感触电压没有该过下，所以没有要间接用脚去捏栅极，必须用于握螺丝刀的绝缘柄，用金属杆去碰触栅极，以预防人体感触电荷间接加到栅极，引起栅极打脱.第三，屡屡丈量完成，应当G-S极间短路一下.那是果为G-S结电容上会充有少量电荷，建坐起VGS电压，制成再举止丈量时表针大概没有动，惟有将G-S极间电荷短路搁掉才止.（4）用测电阻法判别无标记的场效力管最先用丈量电阻的要领找出二个有电阻值的管足，也便是源极S战漏极D，余下二个足为第一栅极G1战第二栅极G2.把先用二表笔测的源极S与漏极D之间的电阻值记下去，对付调表笔再丈量一次，把其测得电阻值记下去，二次测得阻值较大的一次，乌表笔所接的电极为漏极D；白表笔所接的为源极S.用那种要领判别出去的S、D极，还不妨用估测其管的搁大本领的要领举止考证，即搁大本领大的乌表笔所接的是D极；白表笔所接天是8极，二种要领检测截止均应一般.当决定了漏极D、源极S的位子后，按D、S的对付应位子拆人电路，普遍G1、G2也会依次对付准位子，那便决定了二个栅极G1、G2的位子，进而便决定了D、S、G1、G2管足的程序.（5）用测反背电阻值的变更推断跨导的大小对付VMOSN 沟讲巩固型场效力管丈量跨导本能时，可用白表笔接源极S、乌表笔接漏极D，那便相称于正在源、漏极之间加了一个反背电压.此时栅极是启路的，管的反背电阻值是很没有宁静的.将万用表的欧姆档选正在R×10kΩ的下阻档，此时表内电压较下.当用脚交战栅极G时，会创制管的反背电阻值有明隐天变更，其变更越大，道明管的跨导值越下；如果被测管的跨导很小，用此法测时，反背阻值变更没有大.二、场效力管的使用注意事项（1）为了仄安使用场效力管，正在线路的安排中没有克没有及超出管的耗集功率，最大漏源电压、最大栅源电压战最大电流等参数的极限值.（2）各典型场效力管正在使用时，皆要庄重按央供的偏偏置接人电路中，要按照场效力管偏偏置的极性.如结型场效力管栅源漏之间是PN结，N沟讲管栅极没有克没有及加正偏偏压；P沟讲管栅极没有克没有及加背偏偏压，等等.（3）MOS场效力管由于输人阻抗极下，所以正在输送、贮躲中必须将引出足短路，要用金属屏蔽包拆，以预防中去感触电势将栅极打脱.更加要注意，没有克没有及将MOS场效力管搁人塑料盒子内，保存时最佳搁正在金属盒内，共时也要注意管的防潮.（4）为了预防场效力管栅极感触打脱，央供十足尝试仪器、处事台、电烙铁、线路自己皆必须有良佳的接天；管足正在焊接时，先焊源极；正在连进电路之前，管的局部引线端脆持互相短接状态，焊接完后才把短接资料去掉；从元器件架上与下管时，应以适合的办法保证人体接天如采与接天环等；天然，如果能采与进步的气热型电烙铁，焊接场效力管是比较便当的，而且保证仄安；正在已闭断电源时，千万于没有成以把管插人电路大概从电路中拔出.以上仄安步伐正在使用场效力管时必须注意.（5）正在拆置场效力管时，注意拆置的位子要尽管预防靠拢收热元件；为了防管件振荡，有需要将管壳体紧固起去；管足引线正在蜿蜒时，应当大于根部尺寸5毫米处举止，以预防直断管足战引起漏气等.对付于功率型场效力管，要有良佳的集热条件.果为功率型场效力管正在下背荷条件下使用，必须安排足够的集热器，保证壳体温度没有超出额定值，使器件少久宁静稳当天处事.总之，保证场效力管仄安使用，要注意的事项是多种百般，采与的仄安步伐也是百般百般，广大的博业技能人员，特天是广大的电子快乐喜爱者，皆要根据自己的本质情况出收，采与确真可止的办法，仄安灵验天用佳场效力管.三、VMOS场效力管VMOS场效力管（VMOSFET）简称VMOS管大概功率场效力管，其齐称为V型槽MOS场效力管.它是继MOSFET之后新死少起去的下效、功率启闭器件.它没有但是继启了MOS场效力管输进阻抗下（≥μA安排），还具备耐压下（最下1200V）、处事电流大（1.5A～100A）、输出功率下（1～250W）、跨导的线性佳、启闭速度快等劣良个性.正是由于它将电子管与功率晶体管之便宜集于一身，果此正在电压搁大器（电压搁大倍数可达数千倍）、功率搁大器、启闭电源战顺变器中正赢得广大应用.VMOS 场效力功率管具备极下的输进阻抗及较大的线性搁大区等便宜，更加是其具备背的电流温度系数，即正在栅-源电压没有变的情况下，导通电流会随管温降下而减小，故没有存留由于“二次打脱”局里所引起的管子益坏局里.果此，VMOS管的并联得到广大应用.寡所周知，保守的MOS场效力管的栅极、源极战漏极大大概处于共一火仄里的芯片上，其处事电流基原上是沿火仄目标震动.VMOS管则分歧，从图1上不妨瞅出其二大结构个性:第一，金属栅极采与V型槽结构；第二，具备笔直导电性.由于漏极是从芯片的反里引出，所以ID没有是沿芯片火仄震动，而是自沉掺纯N+区（源极S）出收，通过P沟讲流进沉掺纯N-漂移区，末尾笔直背下到达漏极D.电流目标如图中箭头所示，果为流利截里积删大，所以能通过大电流.由于正在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，果此它仍属于绝缘栅型MOS 场效力管.海内死产VMOS场效力管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等，典型产品有VN401、VN672、VMPT2等.底下介绍检测VMOS管的要领.1．判决栅极G将万用表拨至R×1k档分别丈量三个管足之间的电阻.若创制某足与其字二足的电阻均呈无贫大，而且接换表笔后仍为无贫大，则道明此足为G极，果为它战其余二个管足是绝缘的.2．判决源极S、漏极D由图1可睹，正在源-漏之间有一个PN结，果此根据PN结正、反背电阻存留好别，可辨别S极与D极.用接换表笔法测二次电阻，其中电阻值较矮（普遍为几千欧至十几千欧）的一次为正背电阻，此时乌表笔的是S极，白表笔接D极.3．丈量漏-源通态电阻RDS（on）将G-S极短路，采用万用表的R ×1档，乌表笔接S极，白表笔接D极，阻值应为几欧至十几欧.由于尝试条件分歧，测出的RDS（on）值比脚册中给出的典型值要下一些.比圆用500型万用表R×1档真测一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W （典型值）.4．查看跨导将万用表置于R×1k（大概R×100）档，白表笔接S极，乌表笔接D极，脚持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明隐偏偏转，偏偏转愈大，管子的跨导愈下.注意事项：（1）VMOS管亦分N沟讲管与P沟讲管，但是绝大普遍产品属于N沟讲管.对付于P沟讲管，丈量时应接换表笔的位子.（2）有少量VMOS管正在G-S之间并有呵护二极管，原检测要领中的1、2项没有再适用.（3）暂时商场上另有一种VMOS管功率模块，博供接流电机调速器、顺变器使用.比圆好国IR公司死产的IRFT001型模块，里里有N沟讲、P沟讲管各三只，形成三相桥式结构.（4）当前市卖VNF系列（N沟讲）产品，是好国Supertex 公司死产的超下频功率场效力管，其最下处事频次fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小旗号矮频跨导gm=2000μS.适用于下速启闭电路战广播、通疑设备中.（5）使用VMOS管时必须加符合的集热器后.以VNF306为例，该管子加拆140×140×4（mm）的集热器后，最大功率才搞达到30W.（6）多管并联后，由于极间电容战分集电容相映减少，使搁大器的下频个性变坏，通过反馈简单引起搁大器的下频寄死振荡.为此，并联复合管管子普遍没有超出4个，而且正在每管基极大概栅极上串接防寄死振荡电阻.检测绝缘栅极单极型晶体管（IGBT）佳坏的浅易要领1、推断极性最先将万用表拨正在R×1KΩ挡，用万用表丈量时，若某一极与其余二极阻值为无贫大，变更表笔后该极与其余二极的阻值仍为无贫大，则推断此极为栅极（G）.其余二极再用万用表丈量，若测得阻值为无贫大，变更表笔后丈量阻值较小.正在丈量阻值较小的一次中，则推断白表笔接的为集电极（C）；乌表笔接的为收射极（E）.2、推断佳坏将万用表拨正在R×10KΩ挡，用乌表笔接IGBT的集电极（C），白表笔接IGBT的收射极（E），此时万用表的指针正在整位.用脚指共时触及一下栅极（G）战集电极（C），那时IGBT被触收导通，万用表的指针晃背阻值较小的目标，并能站住指示正在某一位子.而后再用脚指共时触及一下栅极（G）战收射极（E），那时IGBT被阻断，万用表的指针回整.此时即可推断IGBT是佳的.3、注意事项所有指针式万用表皆可用于检测IGBT.注意推断IGBT 佳坏时，一定要将万用表拨正在R×10KΩ挡，果R×1KΩ挡以下各档万用表里里电池电压太矮，检测佳坏时没有克没有及使IGBT导通，而无法推断IGBT的佳坏.此要领共样也不妨用于检测功率场效力晶体管（P-MOSFET）的佳坏.变频器、硬起动器、PLC、人机界里、矮压电器、电气自动化工程、恒压供火设备、音乐喷泉统制系统、变频器维建等.。

1 引言2060 年中国将实现“碳中和”的目标，高效利用绿色能源是实现这一目标的重要途径。

功率模块是实现绿色能源转换的重要部件，绝缘栅门极晶体管( Insulated Gate Bipolar Translator，IGBT) 作为使用频率最高的电源转换芯片，是出现故障频率最高的器件，其失效机理及检测方式被大量研究。

可靠的封装为芯片工作提供稳定的电气连接、良好的绝缘性能和充分的抗干扰能力，是IGBT 功率模块可靠性的重要组成部分。

现在被主流使用的封装形式有焊接型和压接型封装。

两种封装结构在功率密度、串并联能力、制造费用、封装可靠性和散热能力等方面有所不同，其性能对比如图 1 所示。

由于压接型封装具有双面冷却和失效自短路效应，其在散热、可靠性及串联能力上优于焊接型封装，因此被广泛用于高功率密度场合，如高压电网和高功率机械设备，但封装复杂笨重。

焊接型封装结构因其制造工艺简单、成本低和并联能力强被广泛使用在中低功率密度场合，如消费电子、汽车电子。

两种封装结构导致了不同的失效机理，但其本质多是IGBT 芯片工作产生的热量未即时耗散，引起温度梯度，最终导致的封装材料疲劳致使失效。

因此，本文首先对两种IGBT 功率模块封装结构及失效机理进行阐述，然后对IGBT 功率模块封装失效监测方法进行了分析，最后提出IGBT 功率模块封装可靠性及失效监测存在的问题和发展方向。

2 IGBT 功率模块封装结构及失效机理2. 1 焊接型IGBT 功率模块封装结构及失效机理2. 1. 1 焊接型IGBT 功率模块封装结构自1975 年，焊接型IGBT 功率模块封装被提出，便被广泛使用，其典型封装结构如图 2 所示。

其中，直接覆铜陶瓷板( Direct Bonded Copper，DBC)由上铜层、陶瓷板和下铜层组成，其一方面实现对IGBT 芯片和续流二极管的固定和电气连接，另一方面形成了模块散热的主要通道。

欲加入IGBT交流群，加VX：tuoke08。

IGBT模块测量与判断简介IGBT模块是现代电力电子技术中的重要器件，主要用于变频器、逆变器、交直流混合电源等电力设备中。

在实际运用中，IGBT模块的电性能、热性能和可靠性往往是影响整个电力设备工作性能的关键因素之一。

因此，IGBT模块的测量和判断非常重要。

本文将介绍IGBT模块测量方法和判断方法，帮助读者更好地了解和使用IGBT 模块。

IGBT模块测量方法1. DC电阻测量DC电阻测量是IGBT模块测试中最常见的方法之一。

通过测量IGBT模块正负级之间发生通断的DC电阻来判断器件的状态。

测量步骤：1.将万用表调整到DC电阻档位。

2.将正负级之间的引脚测量，分别记录正负极间电阻。

3.将正负级引脚交换后再次测量，记录正负极间电阻。

4.比较两次测量结果，如果读数相同，则IGBT模块正负级之间没有短路。

如果读数大幅变化，则IGBT模块正负级之间可能存在短路。

2. 电压测量电压测量是IGBT模块测试中常用的方法之一，测量IGBT模块正负级引脚是否有电压，以判断器件的状态。

测量步骤：1.将万用表调整到电压档位。

2.将正负级之间的引脚测量，分别记录正负级之间的电压。

3.如果读数为0，则正负级之间没有电压，说明IGBT模块正负级之间不存在导通问题。

3. 电流测量电流测量是IGBT模块测试中比较常用的方法之一，测量IGBT模块负载电流是否正常，以判断器件的状态。

测量步骤：1.将万用表调整到电流档位。

2.将正负级之间连接负载，分别记录正负级引脚的电流。

3.如果读数过大或过小，则说明IGBT模块存在问题。

IGBT模块判断方法1. 观察外观首先，可以通过观察IGBT模块的外观，判断器件是否受损或破碎。

如果IGBT 模块外观有破损、变形、划痕等，说明器件可能存在损伤，需要进一步检查。

2. 测量IGBT模块正负级引脚间电阻通过DC电阻测量方法，可以判断IGBT模块正负级之间的通断（正常应该读数接近无穷大，如果出现很小的电阻值，表示器件存在短路现象）。

IGBT的检测办法之五兆芳芳创作IGBT有三个电极，辨别称为栅极G(也叫控制极或门极)、集电极C(亦称漏极)及发射极E(也称源极)一、用指针式万用表对场效应管进行判别（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极按照场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极.具体办法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，辨别测出其正、反向电阻值.当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极辨别是漏极D和源极S.因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G.也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值.当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极其栅极，其余两电极辨别为漏极和源极.若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结，便是正向电阻，判定为P沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极.若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述办法进行测试，直到判别出栅极其止.（2）用测电阻法判别场效应管的黑白测电阻法是用万用表丈量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的黑白.具体办法：首先将万用表置于R×10或R×100档，丈量源极S与漏极D之间的电阻，通常在几十欧到几千欧规模（在手册中可知，各类不合型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极.然后把万用表置于R×10k档，再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的.要注意，若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测.（3）用感应信号输人法估测场效应管的缩小能力具体办法：用万用表电阻的R×100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，给场效应管加上1.5V的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值.然后用手捏住结型场效应管的栅极G，将人体的感应电压信号加到栅极上.这样，由于管的缩小作用，漏源电压VDS和漏极电流Ib都要产生变更，也就是漏源极间电阻产生了变更，由此可以不雅察到表针有较大幅度的摆动.如果手捏栅极表针摆动较小，说明管的缩小能力较差；表针摆动较大，标明管的缩小能力大；若表针不动，说明管是坏的.按照上述办法，我们用万用表的R×100档，测结型场效应管3DJ2F.先将管的G极开路，测得漏源电阻RDS为600Ω，用手捏住G极后，表针向左摆动，指示的电阻RDS为12kΩ，表针摆动的幅度较大，说明该管是好的，并有较大的缩小能力.运用这种办法时要说明几点：首先，在测试场效应管用手捏住栅极时，万用表针可能向右摆动（电阻值减小），也可能向左摆动（电阻值增加）.这是由于人体感应的交换电压较高，而不合的场效应管用电阻档丈量时的任务点可能不合（或任务在饱和区或在不饱和区）所致，试验标明，多数管的RDS增大，即表针向左摆动；少数管的RDS减小，使表针向右摆动.但无论表针摆动标的目的如何，只要表针摆动幅度较大，就说明管有较大的缩小能力.第二，此办法对MOS场效应管也适用.但要注意，MOS场效应管的输人电阻高，栅极G允许的感应电压不该太高，所以不要直接用手去捏栅极，必须用于握螺丝刀的绝缘柄，用金属杆去碰触栅极，以避免人体感应电荷直接加到栅极，引起栅极击穿.第三，每次丈量完毕，应当G-S极间短路一下.这是因为G-S结电容上会充有少量电荷，成立起VGS电压，造成再进行丈量时表针可能不动，只有将G-S极间电荷短路放掉才行.（4）用测电阻法判别无标记的场效应管首先用丈量电阻的办法找出两个有电阻值的管脚，也就是源极S 和漏极D，余下两个脚为第一栅极G1和第二栅极G2.把先用两表笔测的源极S与漏极D之间的电阻值记下来，对调表笔再丈量一次，把其测得电阻值记下来，两次测得阻值较大的一次，黑表笔所接的电极其漏极D；红表笔所接的为源极S.用这种办法判别出来的S、D极，还可以用估测其管的缩小能力的办法进行验证，即缩小能力大的黑表笔所接的是D极；红表笔所接地是8极，两种办法检测结果均应一样.当确定了漏极D、源极S的位置后，按D、S的对应位置装人电路，一般G1、G2也会依次对准位置，这就确定了两个栅极G1、G2的位置，从而就确定了D、S、G1、G2管脚的顺序.（5）用测反向电阻值的变更判断跨导的大小对VMOSN沟道增强型场效应管丈量跨导性能时，可用红表笔接源极S、黑表笔接漏极D，这就相当于在源、漏极之间加了一个反向电压.此时栅极是开路的，管的反向电阻值是很不稳定的.将万用表的欧姆档选在R×10kΩ的高阻档，此时表内电压较高.当用手接触栅极G时，会发明管的反向电阻值有明显地变更，其变更越大，说明管的跨导值越高；如果被测管的跨导很小，用此法测时，反向阻值变更不大.二、场效应管的使用注意事项（1）为了平安使用场效应管，在线路的设计中不克不及超出管的耗散功率，最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值.（2）各类型场效应管在使用时，都要严格按要求的偏置接人电路中，要遵守场效应管偏置的极性.如结型场效应管栅源漏之间是PN结，N沟道管栅极不克不及加正偏压；P沟道管栅极不克不及加负偏压，等等.（3）MOS场效应管由于输人阻抗极高，所以在运输、贮藏中必须将引出脚短路，要用金属屏蔽包装，以避免外来感应电势将栅极击穿.尤其要注意，不克不及将MOS场效应管放人塑料盒子内，保管时最好放在金属盒内，同时也要注意管的防潮.（4）为了避免场效应管栅极感应击穿，要求一切测试仪器、任务台、电烙铁、线路自己都必须有良好的接地；管脚在焊接时，先焊源极；在连入电路之前，管的全部引线端保持相互短接状态，焊接完后才把短接资料去掉；从元器件架上取下管时，应以适当的方法确保人体接地如采取接地环等；当然，如果能采取先进的气热型电烙铁，焊接场效应管是比较便利的，并且确保平安；在未关断电源时，绝对不成以把管插人电路或从电路中拔出.以上平安措施在使用场效应管时必须注意.（5）在装置场效应管时，注意装置的位置要尽量避免靠近发烧元件；为了防管件振动，有需要将管壳体紧固起来；管脚引线在弯曲时，应当大于根部尺寸5毫米处进行，以避免弯断管脚和引起漏气等.对于功率型场效应管，要有良好的散热条件.因为功率型场效应管在高负荷条件下运用，必须设计足够的散热器，确保壳体温度不超出额外值，使器件长期稳定可靠地任务.总之，确保场效应管平安使用，要注意的事项是多种多样，采纳的平安措施也是各类各样，泛博的专业技巧人员，特别是泛博的电子快乐喜爱者，都要按照自己的实际情况出发，采纳切实可行的办法，平安有效地用好场效应管.三、VMOS场效应管VMOS场效应管（VMOSFET）简称VMOS管或功率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管.它是继MOSFET之后新成长起来的高效、功率开关器件.它不但承继了MOS场效应管输入阻抗高（≥μA左右），还具有耐压高（最高1200V）、任务电流大（1.5A～100A）、输出功率高（1～250W）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性.正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压缩小器（电压缩小倍数可达数千倍）、功率缩小器、开关电源和逆变器中正取得普遍应用.VMOS场效应功率管具有极高的输入阻抗及较大的线性缩小区等优点，尤其是其具有负的电流温度系数，即在栅-源电压不变的情况下，导通电流会随管温升高而减小，故不存在由于“二次击穿”现象所引起的管子损坏现象.因此，VMOS管的并联得到普遍应用.众所周知，传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其任务电流根本上是沿水平标的目的流动.VMOS管则不合，从图1上可以看出其两大结构特点:第一，金属栅极采取V型槽结构；第二，具有垂直导电性.由于漏极是从芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流动，而是自重掺杂N+区（源极S）出发，经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区，最后垂直向下到达漏极D.电流标的目的如图中箭头所示，因为流通截面积增大，所以能通过大电流.由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管.国际生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等，典型产品有VN401、VN672、VMPT2等.下面介绍检测VMOS管的办法.1．判定栅极G 将万用表拨至R×1k档辨别丈量三个管脚之间的电阻.若发明某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且互换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为G极，因为它和另外两个管脚是绝缘的.2．判定源极S、漏极D由图1可见，在源-漏之间有一个PN结，因此按照PN结正、反向电阻存在差别，可识别S极与D极.用互换表笔法测两次电阻，其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此时黑表笔的是S极，红表笔接D极.3．丈量漏-源通态电阻RDS（on）将G-S极短路，选择万用表的R×1档，黑表笔接S极，红表笔接D极，阻值应为几欧至十几欧.由于测试条件不合，测出的RDS（on）值比手册中给出的典型值要高一些.例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）.4．查抄跨导将万用表置于R×1k（或R×100）档，红表笔接S极，黑表笔接D极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈大，管子的跨导愈高.注意事项：（1）VMOS管亦分N沟道管与P沟道管，但绝大多数产品属于N沟道管.对于P沟道管，丈量时应互换表笔的位置.（2）有少数VMOS管在G-S之间并有庇护二极管，本检测办法中的1、2项不再适用.（3）目前市场上还有一种VMOS管功率模块，专供交换电机调速器、逆变器使用.例如美国IR公司生产的IRFT001型模块，内部有N沟道、P 沟道管各三只，组成三相桥式结构.（4）现在市售VNF系列（N沟道）产品，是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管，其最高任务频率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信号低频跨导gm=2000μS.适用于高速开关电路和播送、通信设备中.（5）使用VMOS管时必须加适合的散热器后.以VNF306为例，该管子加装140×140×4（mm）的散热器后，最大功率才干达到30W.（6）多管并联后，由于极间电容和散布电容相应增加，使缩小器的高频特性变坏，通过反应容易引起缩小器的高频寄生振荡.为此，并联复合管管子一般不超出4个，并且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻.检测绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）黑白的简略单纯办法1、判断极性首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表丈量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极其栅极（G）.其余两极再用万用表丈量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后丈量阻值较小.在丈量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C）；黑表笔接的为发射极（E）.2、判断黑白将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT的集电极（C），红表笔接IGBT的发射极（E），此时万用表的指针在零位.用手指同时触及一下栅极（G）和集电极（C），这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的标的目的，并能站住指示在某一位置.然后再用手指同时触及一下栅极（G）和发射极（E），这时IGBT被阻断，万用表的指针回零.此时便可判断IGBT是好的.3、注意事项任何指针式万用表皆可用于检测IGBT.注意判断IGBT黑白时，一定要将万用表拨在R×10KΩ挡，因R×1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测黑白时不克不及使IGBT导通，而无法判断IGBT的黑白.此办法同样也可以用于检测功率场效应晶体管（P-MOSFET）的黑白.变频器、软起动器、PLC、人机界面、低压电器、电气自动化工程、恒压供水设备、音乐喷泉控制系统、变频器维修等.。

IGBT 参数检测仪根据测试条件和测试线路的不同，可将IGBT模块的测试分为两大类:一类是静态参数测试，即在IGBT模块结温为25C︒时进行测试，此时IGBT工作在非开关状态；另一类是动态参数测试，即在IGBT模块结温为125C︒时进行测试，此时IGBT工作在开关状态。

一、静态参数的测试1. 栅极一发射极阀值电压的测试在规定条件下，测量栅极—发射极阀值电压()GE thV，测试电路原理图如图1所示图1()GE thV测试电路电路说明和要求:Gl、G2:可调直流电压源;Vl、V2:直流电压表;A:直流电流表;DUT:被测量的IGBT(下同)。

测量程序:调解电压源G2至规定的集电极—发射极电压(15V);调节电压源Gl，从零开始逐渐增加栅极一发射极间的电压。

当电流表A显示出规定的集电极电流值(()CE ONprotCCoffVIVE)时，电压表Vl的显示值即为被测器件的栅极一发射极阀值电压。

2. 集电极—发射极截止电流的测试在规定条件下，测量器件的栅极—发射极短路时集电极—发射极截止电流CESI，原理电路如图2所示。

图2 CES I 测试电路电路要求和说明:G:可调直流电压源;V:高阻抗直流电压表;A:直流电流表;R:限流电阻器。

测量程序:调节电压源G ，从零开始逐渐增加集电极—发射极间的电压到电压表V 显示出规定的值(10V)，从电流表A 读出集电极—发射极截止电流CES I 。

3. 栅极—发射极漏电流的测试在规定条件下，测量器件在集电极—发射极短路条件下栅极—发射极漏电流GES I ，原理图如图3所示。

图3电路说明和要求:G:可调直流电压表;Vl ，V2:直流电压表;R:测量电阻器。

这时栅极一发射极漏电流为: /CES I V R 。

测量程序:调节电压源G ，使栅极一发射极电压Vl 到规定值(20V)。

从V2读出V2，则栅极一发射极漏电流为V2/R 。

4. 集电极一发射极饱和电压的测试在规定条件下，测量器件在集电极一发射极饱和电压()CE sat V ，原理图如图6一5所示。

专利名称：一种压接式IGBT模块换流测试装置
专利类型：发明专利
发明人：余琼,周见豪,王君会,黄炎思,易荣,张海涛,鲁挺申请号：CN202011399236.9
申请日：20201204
公开号：CN112540279A
公开日：
20210323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种压接式IGBT模块换流测试装置，包括支撑电容、可调直流电源、可调杂散电感铜排、可调驱动板、空心电感、放电电阻、接触器和脉冲箱；可调直流电源输出电源正极连接支撑电容正极，并行连接接触器一端；接触器的另一端连接放电电阻的一端，放电电阻的另一端连接支撑电容的负极；可调直流电源的电源负极连接支撑电容的负极；可调杂散电感铜排的正极+固定在支撑电容的正极+，负极‑固定在支撑电容的负极；另一端的正极连接IGBT固定装置的正极，另一端的负极连接IGBT固定装置的负极；IGBT固定装置的正极+连接空心电感的一端，空心电感的另一端连接到IGBT 固定装置的交流端；能够进行多种不同工况下IGBT测试，确定相关影响因素和变量，提高工作效率。

申请人：荣信汇科电气股份有限公司
地址：114000 辽宁省鞍山市铁东区越岭路212号
国籍：CN
代理机构：鞍山嘉讯科技专利事务所(普通合伙)
代理人：张群
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IGBT全称绝缘栅双极晶体管，它是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电子电力器件，即具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。

一、IGBT的结构IGBT在结构上类似于MOSFET，其不同点在于IGBT是在N沟道功率管MOSFET的N+基板（漏极）上加了一个P+基板（IGBT）的集电极，行成PN结J1，并由此引出漏极，栅极和源极则完全与MOSFET相似。

正是由于IGBT是在N沟道MOSFET的N+基板上加一层P+基板，形成了四层结构，由PNP-NPN晶体管构成IGBT。

但是，PNP晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽量使NPN 不起作用。

所以说，IGBT的基本工作与NPN晶体管无关，可以认为是将N沟道MOSFET作为输入极，PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管。

IEC规定：①源极引出的电极端子（含电机端）称为发射极端（子）；②漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）；③栅极引出的电极端（子）称为栅极端（子）。

N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极，沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源极之间的P型区（包括P+和P-区，沟道在该区域形成），称为亚沟道区。

而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

二、IGBT的工作原理N沟道的IGBT工作是通过栅极-发射极间加阀值电压Vth以上的（正）电压，在栅极电极正下方的P层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的N-层注入电子。

该电子为NPN晶体管的少数载流子，从集电极衬底P+层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。

IGBT模块工作原理以及检测方法1 IGBT模块简介IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor（绝缘栅双极型晶体管）的缩写，IGBT 是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

IGBT的等效电路如图1所示。

由图1可知，若在IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极G—发射极E间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。

图1 IGBT的等效电路2 IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。

其相互关系见下表。

使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。

同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。

特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降温等使用。

3 使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。

由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。

因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。

因此使用中要注意以下几点：1.在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸；2.在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；3.尽量在底板良好接地的情况下操作。