MOSFET和IGBT是當前變流器中應用最廣泛,，最重要的兩類核心器件,。MOSFET主要應用在低壓和中壓（中小功率）,，IGBT主要應用在高壓和中壓（大功率）領(lǐng)域,。

　　關(guān)于MOSFET已經(jīng)有很充分的精辟的論述,，在此不再重復,，只對個別問題作一點補充。IGBT的討論還較少,，因此,，是本文的主要討論對象。

　　首先來說MOSFET

　　提一個基礎(chǔ)性問題：驅(qū)動MOSFET導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的導通電阻是隨柵電壓的提高而下降，當柵電壓達到一定值時,，導通電阻就基本不會再降了,，暫且稱之為“充分導通”，一般認為這個電壓是低于15V的,。

　　實際上,，不同耐壓的MOSFET達到充分導通的柵電壓是不同的?；疽?guī)律是：耐壓越高的MOSFET,，達到充分導通的柵電壓越低；耐壓越低的MOSFET,，達到充分導通的柵電壓越高,。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達到充分導通的柵電壓＞16V,；耐壓500V的MOSFET達到充分導通的柵電壓＞12V,；耐壓1000V的MOSFET達到充分導通的柵電壓＞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。

　　再談IGBT

　　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載連接,，例如驅(qū)動電機調(diào)速的變頻器，司服系統(tǒng)等等,。一旦負載短路,，就會造成IGBT極為嚴重的過流，此時IGBT會有多大的電流呢,？大約是IGBT額定電流的幾倍到十幾倍,，過流的嚴重程度與IGBT的柵驅(qū)動電壓相關(guān),，即,，當IGBT的驅(qū)動電壓在14V以下時，其短路電流就較小,，約是其額定電流的幾倍,；當IGBT的驅(qū)動電壓在16V以上時，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：最大額定電流指的是直流,，也就是說，不能有開關(guān)動作,，而且,，柵電壓為15V，即IGBT在良好導通的情況下,。此時結(jié)溫不高于規(guī)格書中的最高值,。

　　而實際應用時總是有開關(guān)動作的，開關(guān)時的瞬時功耗遠遠大于導通時的瞬時功耗,，一般正常工作時,，導通時的峰值電流應小于其最大額定電流，應該小多少為合理呢,？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AC380V的通用變頻器,，工作頻率6－7KHZ，選擇相應適用的系列型號,。變頻器輸出額定電流的峰值應該設(shè)計為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)

　　當功率模塊結(jié)溫變化時,， 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)生應力應變,，如果應力一直重復，結(jié)合部的熱疲勞將導致產(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)生應力應變,。

　　如果應力一直重復,， 焊錫層將產(chǎn)生裂紋,。如果裂紋擴大到硅片的下方，熱阻增大將導致熱失控,；或者熱阻增加引起DTj 增加導致功率循環(huán)壽命下降,，并最終導致引線剝離失效 。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

　　要實現(xiàn)功率器件的并聯(lián)使用,，應滿足兩個條件：

　　1,、并聯(lián)使用功率器件的一致性好（要選用同一批次的）

　　2、其導通電阻或飽和壓降為正溫度系數(shù)

　　MOSFET的導通電阻都是正溫度系數(shù)的,，很容易實現(xiàn)并聯(lián)使用

　　IGBT則不然,，有的IGBT飽和壓降是負溫度系數(shù)的，有的IGBT飽和壓降是正溫度系數(shù)的,。

　　負溫度系數(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，當集電極電流大于100A時,，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，其飽和壓降為負溫度系數(shù),。