广东爱晟电子科技有限公司生产的IGBT用NTC热敏芯片，具有高精度、小体积、快速反应等特点，被广泛应用于IGBT模块、红外热电堆、集成模块、半导体模块等，起到温度检测和温度控制的作用。IGBT模块在工作过程中若发生断路，会有哪些表现呢？

一、IGBT模块开通瞬态发生的短路

即IGBT开通（门极电压由负压转为正压的过程中）导致的短路故障，也就是IGBT在开通之前，系统没有发生短路故障。IGBT开通即进入短路状态，也是IGBT最为常见的短路故障。根据退饱和时间的长短（取决于短路回路杂散电感），可以进一步分为一类短路和二类短路。

一类短路

IGBT发生一类短路时，IGBT开通瞬间就进入退饱和状态（还没来得及进入导通状态）。一类短路故障回路的电感量一般在几十个nH，这种情况一般出现在桥臂直通状态。

二类短路

IGBT发生二类短路时，IGBT开通后首先进入饱和导通状态，然后再发生退饱和行为。主要原因是回路的电感量稍大（一般为百nH以上），电流爬升的速度慢了一些（比一类短路慢，但实际还是很快）。

一类短路和二类短路都有一个共同点，就是IGBT均出现“退饱和现象”，一旦IGBT退出饱和区，它的损耗会成百倍地上升，那么允许持续这种状态的时间非常苛刻，一般在10微秒以内。这时就需要靠IGBT门极驱动器发现这一行为，并及时关掉器件。

二、IGBT模块通态过程发生的短路

即IGBT在导通过程中（门极保持正压开通），且正向导通电流时，由于外部原因导致的器件电流突然增大行为。一旦发生短路，IGBT电流急速上升，di/dt上升率由母线电压和回路的寄生电感决定。

如上图所示，第Ⅰ阶段IGBT开始出现欠饱和状态，该过程IGBT集电极电压略微上升，但是由于该阶段密勒电容较大，因此由于dv/dt作用，会有部分电流进入门极，导致门极压Vge有所增加，Vge增加会进一步导致集电极电流上升。第Ⅰ阶段结束后，短路电流下降到静态值，这个时候由于反向di/dt与回路杂散电感作用，会导致Vce出现正向电压峰值Vc/scon。经过第Ⅲ阶段后，IGBT被关断，这个时候驱动电路的软关断或有源钳位功能会起作用，将IGBT的关断尖峰限制在安全范围内。

三、IGBT模块通态过程发生的短路

即IGBT在导通过程中（门极保持正压开通），且内部续流二极管正向导通电流时，由于外部原因导致的器件电流突然增大行为。当短路发生时，IGBT被迫导通，类似于二极管的正向恢复过程，IGBT也存在正向恢复，主要是因为双极性功率半导体器件的电导调制需要一定时间。这个正向恢复峰值电压主要取决于di/dt速度，在宽基区高电压IGBT上可高达几百伏(模块内部杂散电感和di/dt作用也有一定贡献)，正向峰值后面的波形和通态过程发生的短路的分析基本一致。





参考数据：

耿博士电力电子技术《IGBT应用中有哪些短路类型？》