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問：IGBT 的安全工作區(qū)

在IGBT的規(guī)格書中，可能會看到安全工作區(qū)（SOA, Safe Operating Area），例如ROHM的RGS30TSX2DHR如下圖所示。這個安全工作區(qū)是指什么？

圖1. Rohm 的RGS30TSX2DHR 安全工作區(qū) （圖片來源ROHM）

IGBT 的安全工作區(qū)（SOA）是使IGBT在不發(fā)生自損壞或性能沒有下降的情況下的工作電流和電壓條件。實際上，不僅需要在安全工作區(qū)內使用IGBT，還需對其所在區(qū)域實施溫度降額。安全工作區(qū)分為正向偏置安全工作區(qū)（FBSOA,Forward Bias Safe Operating Area）和反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA,Reverse Bias Safe Operating Area）。

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正向偏置安全工作區(qū)

正向偏置安全工作區(qū)定義了IGBT導通期間的可用電流和電壓條件。

圖2. RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作區(qū) （圖片來源ROHM）

上圖是RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作區(qū)，可以根據(jù)具體情況分為4個領域，如下所述:
① 受集電極最大額定電流限制的區(qū)域
② 受集電極耗散限制的區(qū)域
③ 受二次擊穿限制的區(qū)域 (該區(qū)域會因器件設計而有所不同)
④ 受集電極-發(fā)射極最大額定電壓限制的區(qū)域

2

反向偏置安全工作區(qū)

反向偏置安全工作區(qū)定義了IGBT關斷期間的可用電流和電壓條件。

圖3. RGS30TSX2DHR 的反向偏置安全工作區(qū) （圖片來源ROHM）

上圖是 RGS30TSX2DHR的反向偏置安全工作區(qū)可以簡單分為2個有限區(qū)域，如下所述:

1. 受集電極最大額定電流值限制的區(qū)域

2. 受集電極-發(fā)射極最大額定電壓限制的區(qū)域。

請注意，當設計的 V_CE－I_C工作軌跡偏離產品本身安全工作區(qū)時，產品可能會發(fā)生出現(xiàn)意外故障。因此，在設計電路時，在確定與擊穿容限相關的具體特性和電路常數(shù)時，必須密切注意耗散和其他性能問題。例如，反向偏置安全工作區(qū)具有溫度特性（在高溫下劣化），V_CE－I_C的工作軌跡根據(jù)柵極電阻 R_g和柵極電壓 V_GE而變化。

因此，有必要在了解工作環(huán)境和關斷時的最小柵極電阻值后，才進行 R_g和 V_GE設計。

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