Деградация кристалла IGBT

Пружина
Экзорцист

Решил сегодня выяснить для себя что же такое сабж при многократной перегрузке модуля БТИЗ.Долго искать не пришлось, хотя признаюсь всё и не читал, а очень бегло просмотрел в поисках приведённой ниже цитаты.

Так что же?Выходит и нет никакой деградации?
http://www.efo.ru/cgi-bin/go?1549
На рисунке 5 показано, как выполненные суммарно 90 тысяч циклов были распределены между четырьмя модулями. Отказов не было обнаружено, а максимальное количество циклов, которым был подвергнут модуль, составило 50 тысяч. Этот модуль был проанализирован на предмет проявления эффектов старения. В результате, каких-либо отклонений в электрических характеристиках, в т.ч. ток отсечки коллектор-эмиттер, ток утечки затвор-эмиттер и напряжение пробоя, не было установлено. Кроме того, неизменными остались выходная и передаточная характеристики.

UPD: хотя почитал повнимательнее и выяснил, что деградация всё же происходит, пусть и не сильная.К тому же тестировалась работа на хард свитче с огромной пиковой мощностью.

Добавлено: Tue May 31, 2011 9:56 pm

KaV

Так далее по тексту успешно сжигаются стопки ключей для построения графиков наработки на отказ при различных условиях.

Потом, они в начале статьи упоминают модули на 3600 и 600А, но, судя по данным, работают только с первым. При этом ток "безопасного" КЗ по графику примерно 9500А, что даёт перегрузку чуть более чем в два с половиной раза.

Добавлено: Tue May 31, 2011 10:20 pm

Пружина
Экзорцист

KaV писал(а):
Так далее по тексту успешно сжигаются стопки ключей для построения графиков наработки на отказ при различных условиях. Да, я сразу не заметил.Правда условия жёсткие уж слишком.Хардсвитч, высокая температура.Самому что ли взять пару модулей(слабеньких) и поизвращаться с ними при комнатной температуре и в статическом режиме(гонять импульсы через открытый модуль).Только лениво и некогда с этим ремонтом злоебучим.А может это уже кто-нибудь делал?

ЗЫ.Я только из материала не понял.Они ведь максимальный импульсный ток превышали, а не средний обычный(который в обозначении).

Добавлено: Tue May 31, 2011 10:32 pm

KaV

Так может рациональнее поставить эти модули в DRSSTC и ждать, пока они выйдут из строя там? Всё ж с пользой кончина будет подмигивает

>Они ведь максимальный импульсный ток превышали, а не средний обычный(который в обозначении) ?
Судя по Каждый из этих модулей выполнен на основе самого большого из доступных 150-амперного кристалла IGBT 3. и Требуемая выходная мощность модуля высокой мощности достигнута параллельным включением 24 кристаллов IGBT-транзисторов - вполне даже средний.

Добавлено: Tue May 31, 2011 10:34 pm

Пружина
Экзорцист

KaV писал(а):
Так может рациональнее поставить эти модули в DRSSTC и ждать, пока они выйдут из строя там? Всё ж с пользой кончина будет
Да, но:
1:Я заебусь платить за свет(оптимистический прогноз смех

)
2:У меня ухи отвалятся
3:В трубу будут вылетать не по одиночке, а парами(или по 4)
4:Из-за не идеального переключения в нуле чистота эксперимента нарушается(хотя с другой стороны к реальности ближе)

Мне бы хотелось разобраться в физике этой самой деградации.Что именно повреждает кристал?Пиковая мощность или непосредственно ток?Всё ли дело в кратковременном перегреве, или же есть и другие повреждающие факторы(ну там вибрация проводников от силы ампера например или что то в этом роде)?
KaV писал(а):
- вполне даже средний.
Тогда что то совсем унылая картина, они что, гоняли транзюки даже не на предельно допустимом импульсном?Зачем тогда его указывают в даташитах, если он не гарантирует безотказную работу?

Добавлено: Tue May 31, 2011 10:42 pm

Николай

я думаю, что предельный импульсный это ток который гарантированно отправит кристалл к праоцам, если меньше - возможно выживет -)

Добавлено: Tue May 31, 2011 11:46 pm

TAN

Все от длительности импульса блин зависит. В датаговне какбе график есть - динамическое тепловое сопротивление.
Насчет предельного импульсного тока - он часом не электромиграцией определяется, а?

Добавлено: Wed Jun 01, 2011 4:10 pm

Пружина
Экзорцист

TAN писал(а):
Все от длительности импульса блин зависит.
Не всё, 3МВт импульсной мощности не хуй собачий и хардсвитч НАМНОГО уменьшает максимум безопасного тока, поскольку в ситуации, где импульс тока пропускается черех полностью открытый и холодный кристал выделение тепла многократно уменьшается.Однако я предполагаю, что не только мгновенная мощность повреждает кристалл, но и иные факторы тоже.TAN писал(а):
Насчет предельного импульсного тока - он часом не электромиграцией определяется, а?Что это?

Добавлено: Wed Jun 01, 2011 4:35 pm

TAN

Это когда у тебя медь, из который сделан контакт, меняет форму из-за ударов электронов. Возникает утоньшение - рост плотности тока - усиление эффекта. Итд до полного разрыва контакта.
При чем здесь хардсвич?! Я про суммарное выделившееся в импульсе тепло в кристалле говорю.

Добавлено: Wed Jun 01, 2011 5:17 pm

Пружина
Экзорцист

TAN писал(а):
При чем здесь хардсвич?! Я про суммарное выделившееся в импульсе тепло в кристалле говорю.Ты сказал(я цитирую)"Все от длительности импульса блин зависит"
Я ответил, что при одинаковой длительности импульса одинаковой амплитуды, но пропущенных через полностью открытый ключ, или с помощью коммутации самим этим ключом результат будет и близко не похож, т.к. импульсная мощность будет во много раз отличаться.

Добавлено: Wed Jun 01, 2011 5:22 pm

TAN

Это само собой разумеется. Пост был в ответ на николаевский.

Добавлено: Wed Jun 01, 2011 5:24 pm

sergh

IGBT кирпичик BSM 75 GB 170 DN2 - спалил сегодня один транзистор в корпусе, нижний. огорчён

http://www.mouser.com/ds/2/196/Infineon-BSM75GB...-en_de-464640.pdf

Импульсы где-то 1 мкс, 5 штук через 50 мкс, затем пауза в 10 миллисекунд.
Нагрузка резистор 9 Ом, питание 1,6 кв - тянул. Это где-то 170 ампер, на шунте смотрел.
Затворного резистора не ставил, хотел посмотреть как он быстр. Драйвер на УЦЦ.
Между коллектором - эммитером снабберы 1,6 КЕ 400 последовательно 4 шт.

Но затем поставил в нагрузку 4,7 Ом и напряжение где-то 1200 В - и все, крякнул транзистор. плакаю

250 ампер наверное было.
Транзистор быстрый конечно, открывается без затворного резистора где-то 50 нс а то и меньше.
Мож надо обязательно только с затворным, в мануале стоит минимум 22 ома в затвор, но что-то как-то многовато, 22 Ома ставить. Звону было многовато, цепь внешняя где-то сантиметров 15, но думал что звон снабберы срежут. Мож снабберы отгорели, они неполярные, просто так не прозвонить..

Так вот сейчас думаю, его током вынесло или напряжением?
Коллектор - эмитер звонятся накоротко, 1 Ом. Затвор цел.

Он же по доке должен КЗ 10 мкс держать, до 1000 раз. А тут 1 мкс и не совсем КЗ. Неужели 300 - 400 ампер он в коротком импульсе не может? Одиночные дешевые IGBT на 25 ампер, FGA25N120 и то ампер 200 тянули в коротком импульсе, а тут кирпич и не может. Оставшийся целым второй в этом корпусе жалко так же спалить. Резистор в затвор ставить или не спасет?

Добавлено: Fri Dec 11, 2015 11:55 pm

Тёма
Больше не студент

Жалко спалить? А ради чего тогда эти эксперименты?

Добавлено: Sat Dec 12, 2015 12:14 am

sergh

Палить в планы не входит, ну если бы хоть горело красиво. А так..

Добавлено: Sat Dec 12, 2015 12:28 am

Seriyvolk
Бездельник

Без затворного резистора будет звон. А значит транзистор будет пытаться много-много раз открыться и закрыться за очень маленькое время, что равносильно обычному линейному режиму. Так что вынесло его по теплу, от этого и затвор цел остался. Ну а что ты хотел?

Добавлено: Sat Dec 12, 2015 1:44 am

sergh

Не, "бороды" не было. Т.е. не тот эффект. "Много-много открыться" - на полевиках видно. На IGBT незаметно, не такие они быстрые.
Обычные одиночные выбросы при включении-выключении, с резким затуханием порядка длительности самого импульса.

По поводу того что в даташите указано минимум 22 Ома для затворного резюка:
- если IGBT состоит из большого количества элементов, может нельзя пытаться их быстро включать?
Какие-то включатся быстро (и сгорят от большого тока), а какие-то не успеют включиться вообще?
Эффект аналогичный тиристорам, где максимальная скорость нарастания тока лимитируется?

Добавлено: Sat Dec 12, 2015 11:06 am

TAN

От хардсвича он сдох, ИМХО. Что возможно привело к вторичному пробою и точно к импульсному перегреву структуры. Ток КЗ же вроде нормируется для предварительно открытого ключа.

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 1:18 am

sergh

В мануалах для КЗ рассматривается и то и то.
http://www.irf.com/technical-info/whitepaper/apec11igbt.pdf

Должно работать в режиме КЗ на редкие импульсы, и токи в килоамперы терпеть.

Вот это мелкое работает и не жужжит, если там правильно 1,4 кА измерено:

http://www.pwrx.com/pwrx/app/10561.pdf

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 1:40 am

TAN

Мелкое открывается существенно быстрее. И закрывается тоже. И драйвер там весьма.

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 1:55 am

sergh

Ну вот и не знаю, или еще ускорять, но тогда паразитная индуктивность будет актуальна,
или резистор 22 Ома ставить - и тогда гарантируется даташитом терпение КЗ 10 мкс до 1000 раз, но непонятно с какой частотой и сколько раз будет терпеть почти КЗ при 1 мкс

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 2:14 am

Dizel
Хаотично добрый эльф

а общий конструктив увидеть можно ??
может он банально от перенапряжения сдох от выбросов в монтаже ??

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 10:27 am

sergh

да что там смотерть -
IGBT -> провод 5 см -> шунт 0,01 Ом -> кучка кондеров в паралель в сумме микрофарады 2 -> резистор нагрузочный (Цементные 5 Вт 2х18 Ом в паралель)->провод 5 см -> IGBT
Кондеры заряжались до 1,6 кВ - все было нормально. Ток на шунте получался какой-то большеватый, под 200 ампер. Ну мож шунт завышает. Вообще на 9 Омах при 1,6 кВ максимум 180 ампер. Ну ладно, детали не прецизионные конечно.

Переключил на 1200 вольт и, так ка цементные резисторы сильно грелись, поставил вместо 9 Ом такое "позолоченное" в 4,7 Ома:
http://cdn.pollin.de/article/xtrabig/XA220952.JPG
- и все, сгорел транзюк, совсем сразу. Каких-то 250 ампер 1-2 мкс со скважностью 500 где-то

Резистор CGS HSC100 вроде классный, для импульсных применений годный.

Добавлено: Sun Dec 13, 2015 11:25 pm

sergh

оказывается IGBT очень быстр.
Взял драйвер на IXDD414SI, питание -5 .. +14 вольт.
Убрал шунт на цементных резисторах 2х18 Ом 5 ватт, так как они завышали ток из-за большой индуктивности, первую микросекунду импульса показывали в 2 раза больший ток. Поставил шунт из 100 мелких SMD на 10 Ом, спаянные кирпичом в паралель. Фокусы с током прошли, начало нормально показывать, на 9 Омах около 100 ампер. Убрал провода вообще, сборку из 4 к78-2 0,1 мкф паралельно плюс 4 шт китайской дешевой пленки на 0,25 мкф через нагрузку в 4 паралельных цементных 18Ом 5 Вт и шунт на SMD подключил напрямую к болтам на IGBT.
Итого - на 4,5 Омах на 500 вольтах почти 100 ампер. Но фронт и спад очень резкий. Фронт практически 20 -25 нс, и спад почти такой.

Конечно, на таком токе при таких фронтах могли быть большие выбросы, пока индуктивность большая. Снабберы вероятно не справлялись, вот первую часть транзюка и вынесло обраткой. Тогда еще плюс к этим кондерам китай пленка стояла 2х0,47 мкф, она тоже могла зазвенеть.

Решил не рисковать, поставил затворный резистор 20 Ом, паралельно ему диод для ускорения открытия. В таком виде открывается где-то за 30 - 40 нс и закрывается 100 - 150 нс. Включил на 1100 В - на шунте где-то 180 ампер, на 4,5 Омах. Погонял - вроде в таком виде не горит.
Это все на коротких импульсах с большой скважностью, 1 - 3 мкс со скважностью 1000

Добавлено: Fri Dec 18, 2015 12:25 am

N1X

А начинает закрываться через сколько?

Добавлено: Fri Dec 18, 2015 7:03 pm

sergh

Вопрос не совсем понятен. Сейчас начинает закрываться через 1 мкс, потому что на входе импульсы 1 мкс. Причем если без затворного резюка в 22 Ом, когда драйвер подключен напрямую и нагрузка весьма малоиндуктивная - на коллекторе прямоугольник 1 мкс весьма четкий, что по напряжению что по току.

Добавлено: Sun Dec 20, 2015 10:11 pm