大功率IGBT模块内建二极管反向恢复时间测试
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义：1.对比不同的IGBT的参数；2.评估IGBT驱动板的功能和性能；3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现；4.开通、关断过程是否有不合适的震荡；5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量；6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡；7.评估IGBT并联的均流特性；8.测量母排的杂散电感；要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！双脉冲测试平台的电路双脉冲测试的基本实验波形双脉冲实验的基本原理（1）：在t0时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电感的电流线性上升，电流表达式为：t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理（2）：IGBT关断，负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理（3）：在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IGBT ，在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。
在该时刻，重点是观察IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
双脉冲实验的基本原理（4）：在t3时刻，被测IGBT 再次关断，此时电流较大，因为母线杂散电感Ls的存在，会产生一定的电压尖峰。
二极管反向恢复时间测量电路
二极管反向恢复时间测量电路二极管反向恢复时间是指二极管由正向导通状态转变为反向截止状态所需的时间。
测量二极管反向恢复时间的电路被称为二极管反向恢复时间测量电路。
本文将介绍二极管反向恢复时间的概念、测量电路的基本原理和实际应用。
一、二极管反向恢复时间的概念二极管是一种半导体器件，具有单向导电性。
当二极管处于导通状态时，正向电压施加在二极管上，电流可以通过；而当施加反向电压时，二极管处于截止状态，电流无法通过。
当二极管从导通状态切换到截止状态时，会存在一定的反向恢复时间。
二极管反向恢复时间是指二极管从正向导通状态转换为反向截止状态所需的时间。
在实际应用中，特别是在高频电路中，二极管的反向恢复时间会对电路的性能产生影响，因此需要进行准确测量。
二、二极管反向恢复时间测量电路的基本原理二极管反向恢复时间测量电路一般采用脉冲发生器、测量电阻和示波器等器件组成。
基本原理如下：1. 脉冲发生器：产生一个具有较高频率的矩形脉冲信号，作为输入信号施加到待测二极管上。
2. 测量电阻：连接在二极管的反向电流回路中，用于测量二极管反向电流。
3. 示波器：连接在二极管的正向电流回路中，用于观察二极管的反向恢复过程。
测量过程如下：1. 通过脉冲发生器产生一个矩形脉冲信号，并将其施加到待测二极管上。
2. 同时，将示波器连接到二极管的正向电流回路上，观察二极管的正向导通过程。
3. 当矩形脉冲信号施加到二极管后，二极管从正向导通状态切换到反向截止状态。
4. 在二极管切换过程中，示波器可以观察到二极管的反向恢复过程，包括反向电流的变化过程。
5. 通过示波器上观察到的反向恢复曲线，可以计算出二极管的反向恢复时间。
二极管反向恢复时间测量电路在电子工程领域有着广泛的应用。
主要应用于以下方面：1. 二极管性能评估：通过测量二极管的反向恢复时间，可以评估二极管的性能，判断其在实际应用中是否满足要求。
2. 电路设计和优化：在高频电路设计中，二极管的反向恢复时间对电路的性能和稳定性有着重要影响。
二极管反向恢复时间
二极管反向恢复时间二极管是一种最基本的电子元件，由于其独特的电性能，广泛应用于各个领域。
而二极管的反向恢复时间是其重要参数之一，本文将对二极管反向恢复时间进行详细介绍。
一、二极管的基本原理二极管是由P型和N型半导体材料构成的，其中P型导电带少子，N型导电带多子，使得P型半导体形成正电荷区域，N型半导体形成负电荷区域，导致二极管的两端形成电势差。
当在P型端施加正电压，或在N型端施加负电压时，将加强正负电荷区域的形成，形成“势垒”，使得电子难以通过二极管。
而当在P型端施加负电压，或在N型端施加正电压时，则容易通过二极管，形成正向电流。
二、反向恢复时间的概念当二极管处于导通状态，反向电流流经二极管时，同样会有一定的时间延迟。
这个延迟的时间称为反向恢复时间（Reverse Recovery Time，简称RR时间）。
在二极管失去导通状态后，需要一段时间才能转变为反向封锁状态。
这是因为在反向电流流过二极管时，存在着大量的载流子（电子空穴对）被注入到导电区，需要一定时间才能被清除。
三、反向恢复时间的影响因素1. 天线结构和材料：二极管中嵌入的天线结构会影响反向恢复时间。
同时，二极管的材料特性也会对反向恢复时间产生影响，例如P型和N型半导体材料的禁带宽度差异将导致反向恢复时间的差异。
2. 电流和电压：反向恢复时间随着反向电流和反向电压的增加而增加。
3. 导通状态时间：在二极管从导通状态变为反向封锁状态时，耗费的时间越长，反向恢复时间也越长。
四、反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，通常采用脉冲测试方法。
该方法利用一个电流和电压的脉冲信号，测量反向恢复时间的起始点和终止点。
起始点为二极管从导通状态变为截止状态，终止点为二极管从截止状态恢复为导通状态。
通过测量起始点和终止点的时间差，即可得到反向恢复时间。
五、二极管反向恢复时间的应用反向恢复时间对于快速开关电路至关重要。
在某些应用中，二极管需要频繁地从导通状态变为截止状态，并及时恢复为导通状态。
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义：1.对比不同的IGBT的参数；2.评估IGBT驱动板的功能和性能；3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现；4.开通、关断过程是否有不合适的震荡；5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量；6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡；7.评估IGBT并联的均流特性；8.测量母排的杂散电感；要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！双脉冲测试平台的电路双脉冲测试的基本实验波形双脉冲实验的基本原理（1）：在t0时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电感的电流线性上升，电流表达式为：t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理（2）：IGBT关断，负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理（3）：在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IGBT ，在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。
在该时刻，重点是观察IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
双脉冲实验的基本原理（4）：在t3时刻，被测IGBT 再次关断，此时电流较大，因为母线杂散电感Ls的存在，会产生一定的电压尖峰。
二极管反向恢复时间参数
二极管反向恢复时间参数二极管反向恢复时间参数是指在二极管正向导通后，当输入电压反向变化时，二极管从导通状态变为截止状态所需的时间。
考虑到二极管的应用广泛性和重要性，研究反向恢复时间参数对于电子设备的设计和优化至关重要。
本文将从二极管反向恢复时间的定义、影响因素、测试方法和参数优化等方面进行详细的阐述和分析。
一、二极管反向恢复时间的定义二极管反向恢复时间是指当二极管从导通状态切换到截止状态所需的时间。
在二极管正向导通时，导通电流会使二极管的内部发生PN结的不对称性变化，当输入电压反向时，需要经过一定的时间才能将PN结恢复到截止状态。
这个时间间隔称为反向恢复时间。
二、二极管反向恢复时间的影响因素二极管反向恢复时间受多种因素的影响，下面列举了主要的几个因素：1. 二极管的结构和材料：不同类型的二极管的PN结结构和材料不同，其反向恢复时间也会有所差异。
通常，快恢复二极管的反向恢复时间较短，而普通二极管的反向恢复时间较长。
2. 反向恢复电荷：当输入电压反向时，二极管内PN结发生反向恢复过程。
在这个过程中，原本导通的二极管需要将导通电荷清除，并从截止状态恢复正常。
反向恢复电荷的大小直接影响了二极管反向恢复时间，反向恢复电荷越小，反向恢复时间越短。
3. 外部电路的负载条件：二极管的反向恢复时间还与外部电路的负载条件有关。
在不同的负载条件下，反向恢复时间可能会有所差异。
通常情况下，负载电流较大时，二极管的反向恢复时间会延长。
4. 工作温度：温度对二极管的反向恢复时间也有一定的影响。
在较高温度下，反向恢复时间可能会缩短，而在较低温度下，则可能会延长反向恢复时间。
三、二极管反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，需要采用特定的测试方法。
下面介绍了常用的两种测试方法：1. 放电测试法：这是最常用的测试方法之一。
该方法基于原理是，当二极管在正向通态时，涌入少量载流子，这些载流子在反向时以一定速率消失。
通过测量二极管的反向恢复电压和载流子的放电时间，可以得到反向恢复时间。
二极管恢复时间测量
精选电子测量技术特例二极管恢复时间测量二极管的基本特征是单向导电性，在较低频率的应用时，一般不需要考虑其导通到截止，或截止到导通的转换时间。
但是，如果二极管工作在高速的开关电路环境中，当二极管从正向偏置的导通状态，突然转为反向偏置时，需要一定的时间才能变成截止状态，这段时间称为反向恢复时间，用rr t 表示；反之，当二极管从反向偏置的截止状态，突然转为正向偏置时，也需要一定的时间才能变成导通状态，这段时间称为正向恢复时间，用fr t 表示。
一般来说，二极管的反向恢复时间对电路的工作状态影响较大，通常技术手册中也只给出反向恢复时间rr t 的数值，普通整流二极管的rr t 在10－4s 或更长，作为高速开关脉冲整流之用的快恢复二极管、肖特基二极管的rr t 在10－8 s —10－7s 之间，普通小功率的开关二极管（如1N4148等）的rr t 极短，可达20ns 以下。
(1) 一般测量方法应用于开关型稳压电源或其他高速脉冲整流中的二极管，对恢复时间都有要求。
有专用的电子测量仪器可以测量二极管反向恢复时间（如：BJ2962），测量范围为5ns —2us ，但价格十分昂贵（单机售价为几万元），电器维修部门一般不会购置。
电路维修中选用或更换二极管，通常只能依据型号通过查阅技术手册获取参数值，对于标识不清或无标识的二极管，则无法识别和使用。
其实，只要用一台功率矩形波脉冲发生器，要求：上升时间和下降时间＜1ns 级、输出功率＞10W 、正负极性双向脉冲输出，和一台带宽100MHz 以上的双综示波器，作如图（1）所示的连接，就可以测量二极管的正、反向恢复时间。
其中限流电阻R 的作用是限制和设定测试电流，可根据测试需要设定二极管的正向导通电流值。
图（2）是正确调整示波器后获得的测量波形。
示波器设置 项目耦合方式 切换方式 触发模式 X 可变控制 触发源 档位DC ALT AUTO CAL CH1测量： 按图连接各设备，设置、调整示波器，使CH1、CH2的波形都能够稳定显示在屏幕的合适位置上。
二极管的反向恢复时间测试
二极管的反向恢复时间测试二极管是一种常见的电子器件，它具有正向导通和反向截止的特性。
而在二极管的反向截止状态下，当外加电压突然变为正向时，二极管需要一定的时间才能从截止状态恢复为导通状态，这个过程被称为反向恢复时间。
本文将以二极管的反向恢复时间测试为主题，介绍反向恢复时间的概念、测试方法以及对电路性能的影响。
一、反向恢复时间的概念反向恢复时间是指二极管在从反向截止状态恢复为正向导通状态所需的时间。
当二极管的反向电压突然被改变为正向时，由于电荷的积累和耗散过程，二极管无法立即恢复到正向导通状态，需要一定的时间。
这个时间间隔称为反向恢复时间。
二、反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，需要借助专门的测试设备。
一种常见的测试方法是通过脉冲发生器和示波器进行测试。
具体步骤如下：1. 接线：将脉冲发生器的输出端与二极管的正向端相连，将示波器的探头分别连接到二极管的反向端和正向端。
2. 设置参数：在脉冲发生器上设置所需的测试脉冲幅值和宽度，并调节示波器的时间基准和垂直灵敏度，使波形能够清晰显示。
3. 测试过程：通过触发脉冲发生器，产生一个突变的电压脉冲，使二极管从反向截止状态迅速转变为正向导通状态。
示波器会记录并显示二极管反向电压的变化过程。
4. 测量结果：根据示波器上显示的波形，可以测量出反向恢复时间的相关参数，如反向恢复时间trr、反向恢复峰值电流IRRM等。
三、反向恢复时间对电路性能的影响反向恢复时间是二极管的一个重要参数，它对于电路的工作性能和稳定性有着重要的影响。
1. 反向恢复时间与开关速度：二极管的反向恢复时间越短，其开关速度就越快。
在高频电路中，需要快速开关的二极管能够更快地响应信号，提高电路的工作效率。
2. 反向恢复时间与能耗：当二极管反向恢复时间较长时，会导致电荷的积累，从而增加能耗。
因此，在一些对能耗要求较高的电路中，需要选择反向恢复时间较短的二极管，以减少能耗。
3. 反向恢复时间与电路稳定性：如果二极管的反向恢复时间过长，可能会导致在高频电路中产生不稳定的波形，甚至出现回波和谐振等问题，对电路的稳定性造成影响。
IGBT模块特性的测量方法电路原理
IGBT模块特性的测量方法电路原理GBT模块选型时比较关键的特性有栅极-发射级门槛电压Vce （th）、栅极-发射极漏电流Ices、开通时间ton、开通延迟时间td(on)、上升时间tr、关断耗散功率Poff、关断耗散能量Eoff、关断时间toff、关断延迟时间td（off）、下降时间tf、结-壳热阻Rthjc和结-壳瞬态热抗阻Zthjc。
测量出这些参数，就能详细的推导出IGBT模块的动态特性和静态特性。
下面我们就来介绍IGBT模块特性的测量方法和电路原理。
1.栅极-发射极门槛电压（Vce（th））的测量和电路原理在规定条件下（环境或管壳温度、集电极-发射极电压、集电极电流），测量IGBT模块的栅极-发射极门槛电压。
测量电路图如下测量方法:将IGBT模块插入测量插座,增加栅极发射极电压Vce直到达到规定的集电极电流TC，测量该电流下的栅极-发射极电压。
2. 栅极-发射极漏电流IGES的测量方法和基本电路在规定条件下（环境或管壳温度、集电极-发射极电压），测量栅极-发射极漏电流。
测量基本电路图如下：测量方法:连接集电极电极和发射极的端子。
电阻R的值控制在Vce/（100.Icesmax）。
跨接在R两端的电压测量仪应具有较高的灵敏度。
而且输入电阻大于100R，栅极-发射极漏电流为Ices=V/R，测量可用正的或负的栅极-发射极电压。
将栅极-发射极电压设置在规定值，测量电压V并用Ices=V/R计算栅极-发射极漏电流值。
3.关断耗散功率Poff和关断耗散能量Eoff的测量和基本电路在规定条件下（环境或管壳温度、集电极-发射极供电电压Vcce、负载电感L、栅极电阻R，输入脉冲形状：幅度、上升时间、宽度、脉冲重复率、积分时间t1),测量IGBT模块的关断耗散功率Poff和关断耗散能量Eoff。
测量基本电路如下在实际布线时，寄生电感应最小。
G是具有低内阻的矩形波发生器。
发生器输出脉冲的上升时间应小于0.1XR1XCice。
IGBT模块的测试
电力电子技术
Voi.39,No.l Voi.39,No.1 February,2OO5
2OO5 年 2 月
Power Eiectronics
IGBT模块的测试
张岐宁 #王晓宝
O西安爱帕克电力电子有限公司, 陕西 西安 71OO61O
摘要 ! 详细介绍了 IGBT 模块测试参数的定义 分类,以及各项参数的测试原理 典型电路 测试条件选择和注
由测试结果可见ir司的igbt模块的阈值电压较小通态压降小但是续流二极管的导通压降大这就意味着在使用ir司的模块替代西子的模块时应减小栅极驱动电压降低压降保护电压同时ir司的模块开启损耗较小关断损耗较大但是总的损耗与西子相当用户在选用时应注意这些特点由测试对比结果可知不同司生产的igbt器其特性是有差别的应用工程师应根据igbt器的特性采用合理的栅极电阻驱方式取样保护电压值等了解各个司igbt模块的特性对应用工程师是十分重要和有益的同时igbt模块是静电敏感器在测试中应注意静电防护参考文献franciscodts01tigbttesterusermanualcreaitalyz
意事项,对部分参数的特点进行了简单分析O 最后,列举了市场上现有的部分 IGBT 模块的对比测试结果,简要分析 了不同品牌 IGBT 模块的特性差异,尤其是栅极电阻 通态压降和开关损耗等方面的差异,为用好 IGBT 器件提供参 考,并为进一步扩大 IGBT 器件的应用领域提供选型依据O
关键词 !电力半导体器件!"测试 / IGBT 模块; 静态参数; 动态参数 中图分类号 !TN3O4.O7 文献标识码 !A 文章编号 !1OOO-1OOXO2OO5OO1-O112-O3
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二极管反向恢复时间参数
二极管反向恢复时间参数
（最新版）
目录
1.二极管反向恢复时间的概念
2.快恢复二极管的特点
3.快恢复二极管的应用领域
4.快恢复二极管的结构及工作原理
5.快恢复二极管的性能优势
正文
一、二极管反向恢复时间的概念
二极管反向恢复时间是指在二极管反向电压下，二极管从正向导通状态恢复到截止状态所需的时间。
反向恢复时间与二极管的动态特性密切相关，影响着二极管在高频应用中的性能。
二、快恢复二极管的特点
快恢复二极管（Fast Recovery Diode，简称 FRD）具有开关特性好、反向恢复时间短等特点。
相较于普通二极管，快恢复二极管在反向恢复过程中，其内部存储的电荷能够更快地释放，从而缩短了反向恢复时间。
三、快恢复二极管的应用领域
快恢复二极管主要应用于开关电源、PWM 脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
在高频应用中，快恢复二极管的性能优势更为显著。
四、快恢复二极管的结构及工作原理
快恢复二极管的内部结构与普通 PN 结二极管不同，它属于 PIN 结型二极管。
具体来说，快恢复二极管是在 P 型硅材料与 N 型硅材料中间
增加了基区 I，构成 PIN 硅片。
由于基区较薄，反向恢复电荷较小，因此快恢复二极管的反向恢复时间较短。
五、快恢复二极管的性能优势
快恢复二极管相较于普通二极管在反向恢复时间上的优势，使其在高频应用中具有更好的性能。
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大功率IGBT模块内建二极管反向恢复时间测试
——SKM150GB123D （使用DI-100测试仪器）IGBT模块很贵，主要厂家为国外的厂家，我们不得不承认，这个模块还是被国外的厂家所垄断，中国自主的品牌没有呀！
即使是国外的管子，有的管子速度快、有的耐压高、有的电流大，型号各异，特性各异，有的时候，我们在设计大功率开关电源的时候，还需要关注IGBT模块的内建二极管，尤其是内建二极管的反向恢复时间，那就是恢复速度。
为了用buck电路来做一个100A的恒流源，我选择SKM150GB123D模块，它内部有两个IGBT单元，如果使用一个IGBT开关，另外一个模块只用它的内建二极管或者寄生二极管，用来作为BUCK电路的续流二极管，岂不美哉！
现在困扰我的是，这个内建二极管或者寄生二极管的速度如何，如果速度快，那就相当beauty了，但是如果速度慢，那就悲哀了，还需要外接一个大容量，高速的二极管，麻烦呀，官方给定的资料不够，看不出内建二极管的速度。
于是我就用DI-100二极管反向恢复测试仪，测试这个IGBT的内建二极管速度。
测试结果给大家分享一下，如下图。
图1 二极管外形图2 示波器存储的波形
图3 二极管正向导通电流图4 二极管反向恢复电流
图5二极管反向恢复电流斜率图6 二极管反向恢复时间
为BUCK 电路的续流二极管，高兴中。
再找找，发现手头上还有另外一个300A的IGBT模块，干脆一起测试一下，分享一下测试结果。
测量FF300R12KT4 IGBT内建二极管反向恢复时间测试。
图1 二极管外形图2 示波器存储的波形
图3 二极管正向导通电流 图4 二极管反向恢复电流
图5二极管反向恢复电流斜率 图6 二极管反向恢复时间 综上
根据测试结果，发现这个IGBT 的内建二极管的速度快，但不是非常快，如果用来作为BUCK 电路的续流二极管，略微显得有点不足。
还需要考虑再三呀！
总结，如果知道IGBT 的内建二极管恢复时间，就可以对IGBT 模块的内建二极管进行充分的利用，优化设计，少走弯路。
一个优秀的工程师，当然必须要有足够好的测试仪器才行呀，强烈推荐长春艾克思科技有限责任公司的二极管反向恢复测试仪DI-100，这个是强电大功率电源工程师、大功率电源生产厂家必备的仪器！。