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温度上升包含两个意思：一是IGBT中的电磁场能量转化为热能，主要由于器件中的电阻热效应；一是器件发热与外部冷却之间的相互作用，发生的热量如果不能及时散发出去，即散发能力不够，则使温度上升。


温度上升，IGBT中的两个晶体管的放大系数α1和α2均增大，该两个晶体管构成一个寄生晶闸管。借助于IGBT等效电路图，开通过程为：当给栅极加压Vg，产生Ig，则MOSFET开通，产生I1，I1为PNP的基极电流，开通PNP，产生I2，I2为NPN提供基极电流，产生I3，使整个IGBT全面开通。I1、I2和I3构成IGBT开通后的全部电流，其中I2为主要部分。当温度上升，α1和α2上升，使α1＋α2→1，将使寄生晶闸管出现“闭锁效应”，而使IGBT一直导通，即使Vg去掉，I1=0,由于该闭锁效应，PNPN导通，开关失效。因此，温度上升， 增加，使得重复开断的通态电流下降。SKM600GB126D 型IGBT的通态电流IC随温度变化的曲线【5】。随温度升高，电流下降，且在800C之后，电流下降非常迅速。




在一台实际的160kW三电平变频器中，温升试验中发生的IGBT失效现象说明该问题：该变频器所选的IGBT型号为SKM600GB126D，工频下重复可关断电流为600A。该变频器起动后，带满载运行，额定电流为315A。起动稳定后的50分钟运行一切正常，随着运行时间的增加，IGBT壳温从300C上升到1200C，装置发生过流保护。分析其原因：当IGBT壳温达到1200C以后，最大重复可关断电流值发生变化（约为250A），驱动开关发生失效，直流母排中点电压平衡破坏，造成直通过流，器件保护。一般解决该问题的主要措施有：

（1）减小器件的发热，选择适当的IGBT参数；



（2）加强散热，主要从冷却结构和方式中寻找最优结构和方式；



（3）降低开关频率，在开关频率为1k以上，开关损耗超过总损耗的一半；



（4）缩短开通和关断时间，也是为了减小开关损耗，但要注意，di/dt和 dv/dt的升高，引起另外的器件失效机理；



（5）降低谐波分量。谐波分量不转化为有功，但增加器件内部电阻损耗。

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