如何实现IGBT安全工作区（SOA）保障？

安全工作区（Safe Operation Area，SOA）是指在不损坏IGBT的前提下，器件在开关运行或通态运行时，保持器件安全运行的各种临界极限围成的区域。该区域是根据最大集电极电流I_CM、最大集电极-发射极电压U_CEM和最大集电极功耗P_CM三条曲线来确定的。对IGBT的安全工作区可分为导通时的正向偏置安全工作区（FBSOA）和关断时的反向偏置安全工作区（RBSOA）。

器件所处的工作温度，对额定集电极电流I_C有一定影响。当工作温度升高后，允许的额定I_C会降低。IGBT的正向偏置安全工作区由最大集电极电流I_CM、最大集电极-发射极电压U_CEM和最大集电极功耗P_CM三条边界极限围成。最大集电极电流I_CM是由避免IGBT发生动态擎住而限制的，最大集电极-发射极电压U_CEM是由IGBT中PN结J₂所能承受的最大电压所限制的，最大集电极功耗P_CM是由最高允许结温所决定的。期间导通时间越长，发热越严重，结温上升越快，安全工作区越窄，直流工作时，器件工作时间最长，所以其安全工作区最窄。2MBI100-060型IGBT的安全工作区如图1-29所示。

(www.xing528.com)

图1-29 2MBI100-060型IGBT的安全工作区

当驱动电压为负值时，期间承受高压，只有空穴电流通过IGBT，器件进入反向偏置状态，其安全工作区界定发生变化，由最大集电极电流I_CM、最大集电极-发射极电压U_CEM和允许的最大集射极电压上升率dU_CEM/dt确定。最大集射极电压上升得很快，那么功率损耗所产生的温度不足以引起热击穿，反向偏置安全工作区较大。如果高电压和大电流存在的时间长，变化率低，产生热量较大，安全工作区变小，甚至引起IGBT的热击穿。