关于IGBT安全工作区 你需要了解这两个关键

问：IGBT 的安全工作区

在 IGBT 的规格书中，可能会看到安全工作区（SOA, Safe Operating Area），例如 ROHM 的 RGS30TSX2DHR 如下图所示。这个安全工作区是指什么？

图1. Rohm 的RGS30TSX2DHR 安全工作区 （图片来源ROHM）

IGBT 的安全工作区（SOA）是使IGBT在不发生自损坏或性能沒有下降的情况下的工作电流和电压条件。实际上，不仅需要在安全工作区内使用IGBT，还需对其所在区域实施温度降额。安全工作区分为正向偏置安全工作区（FBSOA, Forward Bias Safe Operating Area）和反向偏置安全工作区（RBSOA, Reverse Bias Safe Operating Area）。

正向偏置安全工作区

正向偏置安全工作区定义了IGBT导通期间的可用电流和电压条件。

图2. RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作区 （图片来源ROHM）

上图是RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作区，可以根据具体情况分为4个领域，如下所述:
① 受集电极最大额定电流限制的区域
② 受集电极耗散限制的区域
③ 受二次击穿限制的区域 (该区域会因器件设计而有所不同)
④ 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域

反向偏置安全工作区

反向偏置安全工作区定义了IGBT关断期间的可用电流和电压条件。

图3. RGS30TSX2DHR 的反向偏置安全工作区 （图片来源ROHM）

上图是 RGS30TSX2DHR的反向偏置安全工作区可以简单分为2个有限区域，如下所述:

1. 受集电极最大额定电流值限制的区域
2. 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域。

请注意，当设计的 V_CE－I_C 工作轨迹偏离产品本身安全工作区时，产品可能会发生出现意外故障。因此，在设计电路时，在确定与击穿容限相关的具体特性和电路常数时，必须密切注意耗散和其他性能问题。例如，反向偏置安全工作区具有温度特性（在高温下劣化），V_CE－I_C 的工作轨迹根据栅极电阻 R_g 和栅极电压 V_GE 而变化。

因此，有必要在了解工作环境和关断时的最小栅极电阻值后，才进行 R_g 和 V_GE 设计。