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IGBT和MOSFET该用谁？你选对了吗？

judy — Fri, 04 Mar 2022 06:53:16 +0000

作者 Doctor M，文章来源：贸泽电子

半导体功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。其中MOSFET和IGBT属于电压控制型开关器件，具有开关速度快、易于驱动、损耗低等优势。IGBT全称是绝缘栅极型功率管，是由双极型三极管 (BJT) 和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。随着新能源汽车、智能家电、5G、轨道交通等行业的兴起，MOSFET和IGBT也迎来了发展的春天。

然而，在实际应用中，工程师们都会遇到一个相同的困惑：器件的选型着实令人头疼。对此，小编感同身受。今天，我们就一起来看看MOSFET和IGBT之间的有哪些异同点，在选型时应着重查看哪些参数。

MOSFET和IGBT的异同点
MOSFET和IGBT均为集成在单片硅上的固态半导体器件，且都属于电压控制器件。另外，IGBT和MOSFET在栅极和其他端子之间都有绝缘，两种器件全部具有较高的输入阻抗。在应用中，IGBT和MOSFET都可以用作静态电子开关。

虽然有很多共同点，但在性能参数和应用上，IGBT与MOSFET还是有许多不同之处。

在结构上，MOSFET和IGBT看起来非常相似，实则不同。IGBT由发射极、集电极和栅极端子组成，而MOSFET由源极、漏极和栅极端子组成。IGBT的结构中有PN结，MOSFET没有任何PN结。

在特性参数上，MOSFET和IGBT的主要区别体现在以下9个方面：

1. 在低电流区，MOSFET的导通电压低于IGBT，这也是它的优势。不过，在大电流区IGBT的正向电压特性优于MOSFET。此外，由于MOSFET的正向特性对温度具有很强的正向依赖性，因此，IGBT的高温特性更好，导通电压比MOSFET低。
2. IGBT适用于中到极高电流的传导和控制，而MOSFET适用于低到中等电流的传导和控制。
3. IGBT不适合高频应用，它能在千Hz频率下运行良好。MOSFET特别适合非常高频的应用，它可以在兆Hz频率下运行良好。
4. IGBT的开关速度比较低，MOSFET开关速度非常高。
5. IGBT可以承受非常高的电压以及大功率，MOSFET仅适用于低至中压应用。
6. IGBT具有较大的关断时间，MOSFET的关断时间较小。
7. IGBT可以处理任何瞬态电压和电流，但当发生瞬态电压时，MOSFET的运行会受到干扰。
8. MOSFET器件成本低，价格便宜，而IGBT至今仍属于较高成本器件。
9. IGBT适合高功率交流应用，MOSFET适合低功率直流应用。

因为上述这些差别，在应用上MOSFET和IGBT各有侧重点。通常，MOSFET的额定电压约为600V，而IGBT的额定电压能够达到1400V。从额定电压角度看，IGBT主要用于更高电压的应用。从工作频率角度看，IGBT通常在低于20kHz的开关频率下使用，此时它们比单极性MOSFET具有更高的开关损耗。

综合来看，对于低频 (小于20kHz) 、高压 (大于1000V) 、小或窄负载或线路变化、高工作温度，以及超过5kw的额定输出功率应用，IGBT是首选。而MOSFET更适合低电压 (小于250V) 、大占空比和高频 (大于200KHz) 的应用。

图1：不同类型晶体管的性能比较 (图源：TOSHIBA)

MOSFET关键的电气参数
MOSFET的优点决定了它非常适合高频且开关速度要求高的应用。在开关电源 (SMPS) 中，MOSFET的寄生参数至关重要，它决定了转换时间、导通电阻、振铃 (开关时超调) 和背栅击穿等性能，这些都与SMPS的效率密切相关。

作为电源开关，选择的MOSFET应该具有极低的导通电阻、低输入电容 (即Miller电容) 以及极高的栅极击穿电压，这个数值甚至高到足以处理电感产生的任何峰值电压。另外，漏极和源极之间的寄生电感也是越低越好，因为低寄生电感可将开关过程中的电压峰值降至最低。

对于门驱动器或者逆变器应用，通常需要选择低输入电容 (利于快速切换) 以及较高驱动能力的MOSFET。

IGBT关键的电气参数
IGBT的主要优势是能够处理和传导中至超高电压和大电流，拥有非常高的栅极绝缘特性，且在电流传导过程中产生非常低的正向压降，哪怕浪涌电压出现时，IGBT的运行也不会受到干扰。不足之处在于IGBT不适合高频应用。与MOSFET相比，开关速度较慢，关断时间较长。

在实际应用中，逆变技术对IGBT的参数要求并不是一成不变的，对IGBT的要求各不相同。

综合来看，下面这些参数在IGBT的选择中是至关重要的。

一是额定电压，在开关工作的条件下，IGBT的额定电压通常要高于直流母线电压的两倍。
二是额定电流，由于负载电气启动或加速时，电流过载，要求在1分钟的时间内IGBT能够承受1.5倍的过流。
三是开关速度。
四是栅极电压，IGBT的工作状态与正向栅极电压有很大关系，电压越高，开关损耗越小，正向压降也更小。

新能源汽车中的IGBT和MOSFET
汽车电动化乃大势所趋。现在，各国政府纷纷制定了各自的碳达峰和碳中和目标，从传统的ICE车辆转向纯电动车辆具有非常重要的意义。更严格的全球CO2排放要求不断加速汽车电动化的进程，预计从2021年到2026年电动车/混合动力车 (EV/HEV) 的复合年增长率 (CAGR(VOL)) 将达到20.1%，被称为零排放汽车 (ZEV) 的电池电动汽车 (BEV) ，其CAGR (VOL) 将高达29.7%。

图2：EV/HEV在未来5年的增长 (图源：onsemi)

新能源车中的电机控制系统、引擎控制系统、车身控制系统均需使用大量的半导体功率器件，它的普及为汽车功率半导体市场打开了增长的窗口。在各类半导体功率器件中，未来增长最强劲的产品将是MOSFET与IGBT模块。

据研究机构IC Insights的分析结果，2016年，全球MOSFET市场规模达到了62亿美元，预计2016年至2022年间MOSFET市场的年复合增长率将达到3.4%。预计到2022年，全球MOSFET市场规模将接近75亿美元。

IGBT是新能源汽车高压系统的核心器件，其最核心应用为主驱逆变，此外还包括车载充电器 (OBC) 、电池管理系统、车载空调控制系统、转向等高压辅助系统。在直流和交流充电桩中，IGBT也有着广泛应用。在新能源汽车中，MOSFET主要在汽车低压电器中使用，比如电动座椅调节、电池电路保护、雨刷器的直流电机、LED照明系统等。

IGBT和MOSFET“芯”品推荐
AFGHL25T120RHD是安森美 (onsemi) 汽车级低成本的1200V 25A IGBT，该模块符合AEC Q101规范，具有坚固且经济高效的场阻II沟槽结构。在要求苛刻的开关应用中可提供优异的性能，同时提供低导通电压和最小的开关损耗，可用于EV/HEV的PTC加热器、电动压缩机、车载充电器等系统中。

安森美的另一款MOSFET模块FAM65CR51ADZ1，是一款650V的电源集成模块 (PIM) ，它带有升压转换器器，主要用于EV/HEV中的车载充电器 (OBC) 中，它能让系统的设计更加小巧、高效和可靠。

Infineon Technologies (英飞凌) 有着极其丰富的IGBT功率模块产品组合，这些产品系列拥有不同的电路结构、芯片配置和电流电压等级，覆盖了市场上的大多数应用。它们有斩波器、DUAL、PIM、四单元、六单元、十二单元、三电平、升压器或单开关配置，电流等级从6A到3600A不等。IGBT模块的适用功率小至几百瓦，高至数兆瓦。

比如，英飞凌的HybridPACK系列就提供基于6种不同封装的多个版本，专门针对100kW到200kW之间的不同逆变器性能水平进行了优化，拓展了面向EV/HEV的IGBT模块功率区间。该系列中的HybridPACK Drive是一款非常紧凑的功率模块，专为EV/HEV车辆牵引应用而优化，功率范围为100kW至175kW，可在电动汽车的实际驱动循环中实现最高效率，即使在恶劣环境条件下也能可靠运行逆变器。

图3：用于电动汽车主逆变器的功率模块HybridPACK Drive IGBT模块 (图源：Infineon)

其中，HybridPACK Drive Flat模块 (FS660R08A6P2Fx) 和Wave模块 (FS770R08A6P2x) 是HybridPACK Drive产品家族中的低性能产品，经济划算，分别适用于100kW至150kW逆变器。作为产品组合中的高端产品，HybridPACK Drive Performance模块 (FS950R08A6P2B) 的目标应用是200kW逆变器。因使用了专门的陶瓷材料，而非常用的氧化铝，其散热性能提升了20%以上，可以达到更高的电流承受能力。

英飞凌旗下的600V、650V及800V N沟道功率MOSFET主要针对高性能的汽车应用，CoolMOS N沟道MOSFET是该公司具有代表性的产品系列，适合低功率至高功率应用，在易用性、高性能与价格之间取得了巧妙平衡。

结语
功率半导体器件又称为电力电子器件，是电力电子装置实现电能转换、电路控制的核心器件。上世纪80年代发展起来的硅基MOSFET工作频率达到了兆Hz级。随着硅基IGBT的出现，功率器件在大功率化和高频化之间找到了解决方案。

在不间断电源 (UPS) 、工业逆变器、功率控制、电机驱动、脉宽调制 (PWM) 、开关电源 (SMPS) 等开关应用中，MOSFET和IGBT因其具有的优越特性，在性能上明显优于其他开关器件。其中，MOSFET主要用于较低的电压和功率系统，而IGBT更适合较高的电压和功率应用。

在新能源汽车、智能家电、5G等需求的拉动下，IGBT和MOSFET的市场规模不断扩大，进入该领域的企业越来越多。如何在品类繁杂的市场中找到最符合自己需求的产品是一件令人头疼的事。其实，无论多么复杂，你只需关注上面我们介绍的那些主要参数，相信就一定会找到满意的产品。

意法半导体双通道栅极驱动器优化并简化SiC和IGBT开关电路

judy — Tue, 15 Feb 2022 06:24:04 +0000

意法半导体新推出的两款双通道电隔离IGBT和碳化硅(SiC) MOSFET栅极驱动器在高压电力变换和工业应用中节省空间，简化电路设计。

IGBT驱动器STGAP2HD 和SiC MOSFET驱动器STGAP2SICD 利用意法半导体最新的电隔离技术，采用SO-36W 宽体封装，能够耐受6kV瞬变电压。此外，±100V/ns dv/dt 瞬变耐量可防止在高电噪声工况下发生杂散导通现象。这两款驱动器都提供最高4A的栅极控制信号，双输出引脚为栅极驱动带来更多灵活性，支持开通和关断时间单独调整。有源米勒钳位功能可防止栅极在半桥拓扑快速换向过程中出现尖峰电压。

电路保护功能包括过热保护、安全操作看门狗，每个通道都有欠压锁定 (UVLO)机制，防止驱动器在危险的低效模式下启动。按照 SiC MOSFET的技术要求，STGAP2SICD 提高了 UVLO的阈值电压，以优化晶体管的能效。

每款器件都有一个在双低边不对称半桥应用中同时开通两个通道的iLOCK 引脚和防止在传统的半桥电路中出现直通电流的互锁保护机制。这两款驱动器在高压轨上的额定电压都达到 1200V，输入到输出传播时间为 75ns，PWM控制精度很高。

意法半导体的新双通道电流隔离栅极驱动器具有专用的关断引脚和制动引脚，以及待机省电引脚，目标应用包括电源、电机、变频器、焊机和充电器。此外，输入引脚兼容最低3.3V的TTL和 CMOS 逻辑信号，以简化驱动器与主微控制器或DSP处理器的连接。

STGAP2HD 和 STGAP2SICD 现已投产。EVALSTGAP2HDM 和 EVALSTGAP2SICD演示板也已上市，用于快速评估驱动器在驱动半桥功率级时的驱动特性。

详情访问www.st.com/stdrive

关于意法半导体

意法半导体拥有48,000名半导体技术的创造者和创新者，掌握半导体供应链和最先进的制造设备。作为一家独立的半导体设备制造商，意法半导体与二十多万家客户、数千名合作伙伴一起研发产品和解决方案，共同构建生态系统，帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇，满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能，电力和能源管理更高效，物联网和5G技术应用更广泛。意法半导体承诺将于2027年实现碳中和。详情请浏览意法半导体公司网站：www.st.com。

一文弄懂IGBT驱动

judy — Thu, 10 Feb 2022 06:22:06 +0000

作者：赵佳，英飞凌工业半导体

要了解什么是IGBT驱动，首先你需要了解什么是IGBT。请戳前情提要：《极简电力电子学》。

我们都知道，电机驱动是IGBT的主要应用领域之一。有的同学可能会有这样的困惑：

“IGBT本来就是驱动电机的，为什么它自己还需要一个驱动？IGBT驱动到底是做什么的？”

这个问题说来简单，就像《极简电力电子学》中所说：“IGBT本质上就是一个电子开关，就好比你家里墙上的开关，按一下，开关闭合，电灯亮起；再按一下，电灯熄灭。

当然，操作IGBT，不再是手，而是电子脉冲。高电平来临时，器件开通；低电平来临时，器件就关断。手动操作开关，可能一秒钟一两次，而我们的电子开关，一秒钟可以开关上万次，几十万次。

那么这时候问题来了：控制IGBT电子脉冲从哪儿来？

有的同学要举手了：我知道我知道！控制脉冲可以从MCU来！

非常棒！你都会抢答了！

MCU就像我们的大脑，它控制我们身体的一举一动。但它发出的神经元信号非常微弱，根本无法按动开关。所以大脑需要把这个信号传送给手，由手部肌肉运动来产生一定的力量，摁下开关。IGBT的驱动就是控制IGBT的、灵巧又有力量的“手”。

那么，信号从MCU到IGBT驱动芯片，中间都经历了什么？

首先

MCU的输出电流是mA级别，而IGBT需要的驱动电流可能达到几安培。IGBT驱动要完成的首要任务，就是作为一个放大器，放大电流。

其次

MCU输出电平一般是3.3V，而IGBT一般的驱动电压要达到15V。IGBT驱动需要把3.3V信号转成15V信号。而且这个15V，不是一般的15V。IGBT一般工作在桥式电路中。桥式电路会承受母线电压。当电路不开关时，桥式电路的中点会承受一半的母线电压；在上管开通时，中点电位与母线电压相同。

这时上管IGBT驱动的工作，就是要在几百伏或上千伏的母线电压基础之上，再生成一个15V的电压信号来。好比说MCU提供了一颗长在地上的小树苗，IGBT驱动的工作不光是要把小树苗变成大树，还要把它移植到高山上去。听起来是不是很厉害！

最后

MCU 在低压侧，其供电电压一般为5V。IGBT在高压侧，母线电压可达几千伏。因为低压侧会有人机接口，所以绝对不能让高压侧高电压流窜到低压侧，给人体造成伤害！有的时候，IGBT驱动需要有一定的电气隔离能力，做为低压侧和高压侧之间的屏障，防止副边高压对原边操作的人体造成伤害。如果IGBT驱动不具有绝缘能力的话，绝缘屏障就要加在MCU与人机接口之间。

能完成以上功能的驱动，我们称之为紧凑型驱动。比如英飞凌1ED X3 compact系列：

在有些应用场景下，驱动要提供丰富的保护功能。首先，驱动器要长出一双“眼睛”（故障检测），观察“电灯”（负载）或者“开关”（IGBT）运行是否正常。如果负载有异常，故障检测立刻发送信号给“大脑”MCU，MCU发指令给IGBT驱动，IGBT驱动关闭功率器件，避免炸机。我们把具有保护功能的IGBT驱动IC称为增强型驱动。IGBT驱动的保护功能包括欠压关断、短路保护、过压保护、过温保护、米勒钳位、软关断等。

这一类驱动，我们称之为增强型驱动芯片，代表产品有英飞凌1ED34x1MC12M：

英飞凌提供完整的功率器件+驱动芯片解决方案。

英飞凌驱动芯片技术有两类：非隔离型和隔离型。非隔离型的驱动，使用的是level-shift电平转移技术，顾名思义，它能把平地上的“小树苗”移植到高山上去，但不具有绝缘能力。其中，SOI是一种特别的level-shift技术，它在绝缘的二氧化硅层上制作晶体管，杜绝了漏电流的产生，从而使驱动芯片具有很强的抗负压能力。

隔离型的驱动，既能完成电平转换，也具有原副边电气隔离的能力。市面上常见的隔离技术有光隔离，磁隔离，容性隔离。英飞凌隔离型驱动采用的是磁隔离技术，它使用两个线圈分别作为原边和副边的信号接收器，二氧化硅作为中间的绝缘层，又叫做无磁芯变压器技术。

我们将在接下来的系列文章中，详细介绍驱动芯片不同的技术特点，以及相应的产品分类。

说到这里，不知道大家有没有发现一个有趣的现象，整个电力系统就像是一个层层放大的套娃：MCU发出的mA级微弱信号，经IGBT驱动芯片放大到几安培，驱动芯片后面可能还有一个booster电路将驱动电流放大到十几安培，这个电流再经过IGBT，可以放大到几百安甚至几千安的，从而举起矿石，升起电梯，驱动高铁。IGBT驱动是整个系统中至关重要的一环。

刚刚接触IGBT驱动芯片的小伙伴，面对琳琅满目的IC型号难免眼花缭乱。其实选择合适的IGBT驱动芯片非常简单，英飞凌有在线的驱动IC选择工具，只需要输入系统的电压、电流、绝缘等级等简单信息，工具就会推送合适的产品了。

IGBT

用数据看TO-247封装单管开尔文管脚的重要性

judy — Wed, 19 Jan 2022 07:25:47 +0000

本文转载自：英飞凌工业半导体

英飞凌通过改善IGBT芯片的结构和工艺，大大降低了器件的开关损耗。下图展示了不同技术的分立50A IGBT的开关损耗的比较。图的底部显示了IGBT和二极管技术，以及它们进入市场的年份。图中的开关损耗是在一个开关单元中测量的，并使用具有相同额定电流的器件作为对照。

芯片关断损耗大幅下降，器件开通损耗下降举步维艰

仔细读上图可以发现，最新的系列中，IGBT的关断能量降低非常明显。这是通过减少关断期间电流的下降时间来实现的，从而几乎可以完全消除了尾部电流。

另一方面，开通能量实际上没有明显减小。主要原因之一是，IGBT的开通在很大程度上取决于对应的续流二极管和其反向恢复电荷量。实际上，当二极管与更快的IGBT结合在一起时，恢复电荷量往往会增加，从而增加了开关的开通损耗。

减低开通损耗，从封装入手

为了大大减少开通损耗，英飞凌为TRENCHSTOP™ 5系列的器件引入了TO-247 4pin封装。这种封装多了一个额外的发射极引脚，称为开尔文发射极，专门用于驱动回路。通过开尔文发射极管脚配置，即使仍然使用相同的续流二极管，开关速度可以进一步提高，IGBT和二极管的损耗都会减少。因此采用TO-247 4pin增加了整个系统的效率，从而降低IGBT器件工作结温。

在标准的通孔封装中，例如TO-220或TO-247，每个引线管脚都有寄生电感。特别是来自发射极引脚的电感，它是功率和控制回路的共同部分。

如下图所示，功率环路还包括来自集电极引脚的寄生电感，以及连接开关器件和直流电容的PCB走线中的电感。栅极回路包括来自栅极引脚，和连接栅极和发射极焊盘与栅极电阻和栅极驱动器的PCB走线的电感。

在开通和关断过程中，发射极引线电感对有效栅极到发射极电压的影响可分别量化为：

由公式（1）和（2）可以推断出，有效栅极到发射极的电压在开通和关断的瞬时条件下都会被削弱。

在接通和关断的瞬时，有效栅极到发射极的电压被衰减。由于这种衰减，换向时间被延长，导致了更高的开关损耗。

新推出的TO-247 4pin封装有一个额外的管脚连接到IGBT的发射极，在图中标为E2。该管脚用于连接栅极驱动器，也被称为开尔文发射极，这个引脚不受来自功率回路的电压衰减影响，来自IGBT集电极的电流完全由功率发射器引线E1传导。

TO-247 4pin封装的另一个特点是引脚输出排布，它与标准的TO-247-3不同，这样做是为了保持高压引脚之间的爬电距离。此外，连接到功率回路的引脚C和E1被并排放置，控制回路E2和G的引脚也是相邻。

在英飞凌的IGBT命名法中，该封装将在第三个位置用字母"Z"来标识。

数据为证——开通损耗降低显著

4pin封装由于没有来自功率发射极的栅极电压的衰减，IGBT的开关会比标准的TO-247封装更快，具体数据可以做如下的研究。

为了量化开尔文发射极对开通的好处，IGBT IKZ50N65EH5被用作被测器件（DUT）。它是一个来自TRENCHSTOP™ 5系列的50A额定电流的IGBT，采用TO-247 4pin封装。

在第一组测试中，发射极针脚E2没有被连接。栅极驱动器的输出已被连接到引脚G和E1。这模拟了标准的TO-247封装，在图5中被称为3引脚配置。在第二组中，引脚E1和E2分别连接，这种配置在图5中被称为4引脚。

图5中显示了两种配置之间的开通损耗比较

市场上有一个具有相同额定电流的标准TO-247的部件被列为参考。通过在额定电流50A下开关，开尔文发射极配置的好处是开通损耗降低了23%，IKZ50N65EH5显示出比同类对照产品低14%的开通损耗。

数据为证——关断损耗降低

只有在标称电流以上优势才明显

IGBT在TO-247 4pin的关断速度也变得更快。因此，电流变化率dIC/dt会增加，在环路寄生电感没有得到改善的情况下，这将导致更高的过电压峰值。由于其非常短的上升时间，TRENCHSTOP™ 5 IGBT很可能在关断期间出现过电压峰值。这种影响随着寄生电感Lloop的增加而增加，根据：

在实际设计中应认真考虑这种影响，在有些应用，如SMPS和UPS，需要在额定击穿电压的基础上保留20%的安全余量。

图6显示了封装对IKZ50N65H5的关断的影响，其中换向电压和电流分别为400V和100A。结温度为Tj=25℃。在图6的左侧，IGBT器件在3PIN配置中进行了切换。集电极电流的最大变化率为1.5A/ns，导致530V的过电压峰值。

在图6的右边，同样的器件现在以4pin的配置进行开关。换向速度速度增加到2A/ns，导致更低的损耗。然而，过电压峰值达到了570V，这个值远远超过了IGBT击穿电压的20%的余量。

图6.IKZ50N65EH5在(a)3pin和(b)4pin配置下的关断期间的波形图

为了避免如此高的过电压，必须减少环路寄生电感。这可以通过优化PCB的走线和元件的位置来实现。另外，也可以增加栅极电阻RG.OFF，从而使开关速度变慢，dIC/dt变低。图7显示了不同栅极电阻和集电极电流下IKZ50N65EH5关断时的过冲电压。

图7：电压尖峰与电流和栅极电阻关系

由于增加了RG.OFF，关断损耗将增加，TO-247 4pin的好处将在关断时被部分抵消，如图8所示。

图8：TO-247 4pin的优势在关断时将被部分抵消，但仍然比对照的器件低很多

根据50A TRENCHSTOP™ 5 H5 IGBT的芯片特性，开尔文发射极配置可能只在超过IGBT的标称电流值时，关断损耗的降低的优势才发挥出来。

数据为证——算总账

图9(a)中显示了所测试的三个器件的总开关损耗。开尔文发射器配置的优势在大电流时更大。

开尔文发射极配置的优势在大电流下，这时电流变化率最高。因而，在3pin封装中，引线电感将使栅极电压衰减最大。因此，在电流高于IGBT的额定电流的应用中，开关损耗的减少可以高于20%。

图9(a) IKZ50N65EH5在3pin和4pin配置下的总开关能量

图9(b)4pin配置的开关能量减少的绝对值和相对值

不间断电源设计器件电流利用率高，开关损耗的减少可以超过20%。对于电流通常是IGBT额定电流一半左右的应用，例如光伏逆变器或开关电源（SMPS），其好处略低，但仍然存在，开关损耗能降低15%。

应用篇——驱动技术

关于栅极驱动器的一些建议是：

1. 驱动器的地，参考点是辅助发射极，必须与电源地隔离，这是必须的，以防止引脚E1和E2短路

2. 建议将RG.ON和RG.OFF分开，选取不同的开通和关断的电阻阻值可以优化开关特性

考虑到以上几点，最近推出的EiceDRIVER™ Compact是一个很好的配套驱动IC电路。

驱动器和TO-247 4pin封装的IGBT之间的典型连接

应用篇——并联技术

当TO-247 4pin封装的器件并联时，器件之间存在另一条环路电流的路径。这条路径是通过器件连接的开尔文发射极，如图12（a）所示。由于该路径的低阻抗，发射极电压VLe的微小差异就会产生极高的环路电流，尤其并联的IGBT开关时间差异大时，造成不同的dIC/dt，这就会发生大的瞬态大环路电流。

为了限制环路电流，图12（b）给出并联电路的设计建议

栅极电阻现在被分割为RG和RE。这样，额外的路径具有较高的电阻，将潜在的危险电流限制在低于临界值。

图12(a) 三个IGBT的并联连接和通过开尔文发射极的环路电流

图12(b) 重新配置电路，分割栅极电阻

从驱动器往外看，看到的总电阻将是RG和RE的总和，作为一个经验法则，RE/RG的比例在1/5和1/10之间。为了达到适当的限流效果，RE的选择不应低于0.5Ω。

结论

TRENCHSTOP™ 5 IGBT，采用开尔文发射极设计的TO-247 4pin封装与标准的TO-247封装相比，在标称电流下降低了20%的开关损耗。

参考文献

本文选译自英飞凌应用指南：TRENCHSTOP™ 5 IGBT in a Kelvin Emitter Configuration---Performance Comparison and Design Guidelines