IGBT 的锁定效应和安全工作区1.锁定效应IGBT 为四层结构，体内存在一个寄生晶体管，其等效电路如图 1所示。在 V2 的基极与发射极之间并有一个扩展电阻 Rb，在此电阻上，P 型体区的横向空穴会产生一定压降，对 J3 结来说，相当于一个正偏电流范围以内，这个正偏置电压不大，对 V2 不起作用，当 Id 大到一定程度时，该正偏置电压足以使 V2 开通，进而使 V2 和 V3 处于饱和状态，于是寄生晶体管开通，栅极失去对集电极电流的控制作用，这就是所谓的 IGBT 的静态锁定效应，IGBT 发生锁定效应后，漏极电流增大，造成过高功耗，导致损坏。可见，漏极电流有一个临界值 Idm，当Id> Idm 时便会产生锁定效应。 具备寄生晶体管的 IGBT 等效电路在 IGBT 关断的动态过程当中，假若 dvds/dt 过高，那么在 J2 结中引起的位移电流会增大，当该电流流过体区扩展电阻 Rb 时，也可产生足以使晶体管 V2 开通的正向偏置电压，满足寄生晶体管开通锁定的条件，形成动态锁定效应。为此，在应用中必须防止 IGBT 发生锁定效应，为此可限制 Idm 值，或用加大栅极电阻 RG 的办法延长 IGBT 关断时间，以减少 dvds/dt 值。值得指出的是，动态锁定效应允许的漏极电流比静态锁定所允许的要小，IGBT 器件提供的 Id 值是按动态锁定效应所允许的最大漏极电流来确定的。锁定效应曾限制 IGBT 电流容量提高，这个问题在 20 世纪 90 年代中后期开始渐渐解决，即将 IGBT 与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件。2．安全工作区安全工作区（SOA)反映了一个功率器件同时承受一定电压和电流的能力。IGBT 的安全工作区可以分为三个主要区域：1)正向导通[正向偏置安全工作区( FBSOA)]。这部分安全工作区是指电子和空穴电流在导通瞬态时流过的区域。在 lc 处于饱和状态时，IGBT 所能承受的最大电压是器件的物理极限。IGBT 开通时的正向偏置安全工作区由 电流、电压和功耗三条边界极限包围而成（最大集电极电流、最大集电极—发射极间电压和最大集电极功耗）。最大集电极电流 ICmax 是根据避开动态锁定效应而设定的，最大集电极—发射极电压 VCEmax 是由 IGBT 中晶体管 V2 的击穿电压所确定，最大功耗则是由最高允许结温所决定。导通时间越长，发热越严重，安全工作区则越窄。2)反向偏置安全工作区(Reverse Bias Safe Operation Area，RBSOA) 由反向最大集电极电流、最大集电极—发射极间电压和...
