IGBT管的检测与更换

一、IGBT 的识别

1．IGBT 的构成和特点

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）由场效应管和大功率双极型三极管构成，IGBT 集场效应管的优点与大功率双极型三极管的大电流低导通电阻特性于一体，是极佳的高速高压半导体功率器件。它具有如下特点：一是电流密度大，是场效应管的数十倍；二是输入阻抗高，栅极驱动功率小，驱动电路简单；三是低导通电阻，在给定芯片尺寸和 U(BR)ceo 下，其导通电阻 Rce(on)不大于场效应管 RDS(on)的 10%；四是击穿电压高，安全工作区大，在瞬态功率较高时不容易损坏；五是开关速度快，关断时间短，耐压为 1～1.8kV 的 IGBT 的关断时间约为 1.2μs，而耐压为 600V 的 IGBT 的关断时间约为 0.2μs，仅为双极型三极管的 10%，接近于功率型场效应管，开关频率达到 100kHz，开关损耗仅为双极型三极管的 30%。因此，IGBT 克服了功率型场效应管在高电压、大电流下出现的导通电阻大、发热严重、输出功率下降的严重弊病。因此，IGBT 广泛应用在电磁炉内作为功率逆变的开关器件。它的实物外形和电路符号如图 2-87 所示。

IGBT 的 G 极和场效应管一样，是栅极或控制极；C 极和普通三极管一样，是集电极；E极是发射极。

2．IGBT 的主要参数

IGBT 的主要参数和大功率三极管基本相同，主要的参数是 U(BR)ceo、PCM、ICM 和 β。其中，U(BR)ceo是最高反压，表示 IGBT 的 C 极与 E 极之间的最高反向击穿电压；ICM是最大电流，表示 IGBT 的 C 极最大输出电流；PCM是最大耗散功率，表示 IGBT 的 C 极最大耗散功率；β 是 IGBT 的放大倍数。

二、IGBT 的检测

检测含阻尼管的 IGBT 时，它的 C、E 极间正向导通压降和二极管一样，如下图（a）所示；C、E 极间反向导通压降，以及其他极间的导通压降均为无穷大（显示溢出值 1），如下图（b）所示。而未含阻尼管的 IGBT，它的 3 个极间正、反向导通压降值都为无穷大。

三、IGBT 的更换

维修中，IGBT 的更换原则和三极管一样，也是要坚持“类别相同，特性相近”的原则。“类别相同”是指更换中应选相同品牌、相同型号的IGBT，即 N沟道管更换N沟道管，P 沟道管更换 P 沟道管；“特性相近”是指更换中应选参数、外形及引脚相同或相近的 IGBT。另外，采用有二极管（阻尼管）的 IGBT 更换没有阻尼管的 IGBT 时，应拆除电路板上的阻尼管；而采用没用阻尼管的 IGBT 代换有阻尼管的 IGBT 时，应在它的C、E 极的引脚上加装一只阻尼管。下面介绍常见的 IGBT 参数和更换方法。

GT40T101是东芝公司的产品，耐压为1500V，最大电流在25℃时为 80A，100℃时为40A，不含阻尼管，所以用它代换SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T301 时需在它的C、E 极引脚上接1只15A/1 500V 以上的快恢复二极管作阻尼管。

GT40T301是东芝公司的产品，耐压为1500V，最大电流在 25℃时为 80A，100℃时为40A，内有阻尼管，可用该IGBT 代换SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T101，在代换SGW25N120 和GT40T101 时应拆除原配套的阻尼管。

GT40Q321是东芝公司的产品，耐压为1200V，最大电流代换在25℃时为 42A，在100℃时为23A，内有阻尼管，可用该IGBT代换SGW25N120、SKW25N120，代换 SGW25N120时应拆除配套的阻尼管。

GT60M303是东芝公司的产品，耐压为900V，最大电流在25℃时为120A，在100℃时为60A，内有阻尼管。

SGW25N120 是西门子公司的产品，耐压为1200V，最大电流在25℃时为 46A，在100℃时为25A，内部不带阻尼管，所以采用它代换SKW25N120 时应该在它的C、E 极安装一只8A/1200V 以上的快恢复管作阻尼管。

SKW25N120 是西门子公司的产品，耐压为1200V，最大电流在25℃时为 46A，在100℃时为25A，内部带阻尼管，用该IGBT 代换SGW25N120 时应拆除原配套的阻尼管。