Com mantenir els transistors bipolars de porta aïllada (IGBT)

Els transistors bipolars de porta aïllada (IGBT) són dispositius de semiconductors de potència composts per a la commutació d'alta tensió, corrent i alta{0}}freqüència. S'utilitzen àmpliament en sistemes com ara vehicles d'energia nova, inversors i inversors fotovoltaics.

 

Causes comunes de fracàs dels IGBT
Segons fonts autoritzades, els errors de l'IGBT són causats principalment pels factors següents:

Tensió elèctrica (aproximadament 48%): sobretensió, sobreintensitat, conducció anormal de la porta.
Estrès tèrmic (aproximadament un 32%): mala dissipació de calor que fa que la temperatura de la unió superi els límits.
Descàrrega electrostàtica (ESD): la capa d'òxid de la porta és extremadament prima (0,1-0,2 μm), es fa malbé fàcilment per l'electricitat estàtica.
Tensió mecànica: soldadura deficient o vibració que provoca trencament de pins o mal contacte.

 

Mesures clau de manteniment dels IGBT
Protecció ESD
Abans de fer servir: feu servir una polsera anti-estàtica i assegureu-vos que el banc de treball estigui connectat a terra.
Emmagatzematge i transport: curt-els tres elèctrodes de l'IGBT i col·loqueu-lo en una caixa metàl·lica blindada.
Durant la soldadura: assegureu-vos que el soldador estigui ben-connectat a terra i, si cal, apagueu-lo durant la soldadura; evitar tocar directament els terminals del conductor.

 

Manteniment del circuit del conductor
Resistència paral·lela entre la porta i l'emissor: normalment una resistència de 10 kΩ–100 kΩ per evitar l'encesa no desitjada-quan la porta està oberta.

Utilitzeu cables de parell trenat per transmetre senyals d'accionament per reduir la inductància i l'oscil·lació parasitàries.

Resistència de porta en sèrie (p. ex., 10–47 Ω) per suprimir oscil·lacions d'-alta freqüència.
Assegureu-vos que la tensió de la unitat estigui dins de ± 20 V per evitar superar la tensió nominal de la porta.

 

Protecció contra sobretensió i sobreintensitat
Afegiu circuits de memòria intermèdia (com ara circuits amortiguadors RCD) per suprimir pics de tensió durant l'apagat-.
Configurar la detecció de sobreintensitat: es pot aconseguir mitjançant la supervisió de VCE (sat) o utilitzant un transformador de corrent.
Disseny de reducció raonable: trieu dispositius amb un marge de tensió/corrent suficient.

 

Gestió tèrmica
Assegureu-vos un bon contacte tèrmic del dissipador de calor: utilitzeu greix tèrmic i el parell de muntatge compleix les especificacions.
Instal·leu relés de temperatura o termistors per controlar la temperatura de la unió en temps real, tallant automàticament el circuit principal si es produeix un sobreescalfament.
Netegeu regularment la pols del dissipador de calor per garantir una bona ventilació.

 

Inspecció i proves periòdiques
Prova estàtica: mesura C-E i G-E amb un multímetre després d'apagar-se per comprovar si hi ha circuits curts o oberts.
Proves dinàmiques: observeu la forma d'ona de l'accionament de la porta amb un oscil·loscopi quan està encès, confirmant que no hi ha oscil·lacions i els temps normals de pujada/caiguda.
Mesura de la temperatura per infrarojos: comproveu si la temperatura de la superfície de l'IGBT és anormal.