绝缘栅双极型晶体管IGBT结温估算

（一）概述

IGBT —— a) 内部结构断面示意图 b)简化等效电路 c)电气图形符号

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和绝缘栅型场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

双极型晶体管具有如下优点：

① 耐高压，饱和压降低；

② 载流密度大，流经电流大

④ 开关特性好

缺点是驱动电流较大。

BJT —— a)内部结构断面示意图 b) 电气图形符号

绝缘栅型场效应晶体管MOSFET，通过栅极电压控制漏极电流，具有如下优点：

① 驱动电路简单，所需驱动功率很小

② 开关速度快，工作频率高；

③ 热稳定性好，优于BJT；

缺点是电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10kW的电力电子装置。

MOSFET —— a)内部结构断面示意图 b)电气图形符号

而IGBT综合了以上两种器件的优点，获得了广泛的应用。

由于过温是致使IGBT损坏失效的最主要原因之一，因此需要对其进行热保护。如下图所示，在IGBT附近布置温度传感器NTC，实时测量其温度。

IGBT结构示意图

而基于NTC的保护方式响应慢，且NTC温度和IGBT结点温度差别大，难以准确保护IGBT，所以IGBT结温估算的需求呼之而出。目的是更精准、及时地保护IGBT，同时也可最大限度地发挥IGBT的电流输出能力。

IGBT结温估算算法主要包括下述两部分，将分别进行介绍：

① IGBT/Diode损耗的计算；

② 热阻网络的设计。