Wskazówka dotycząca oceny stanu modułu IGBT

W pracy zdarzają się pewne sytuacje: uszkodzony moduł IGBT powinien przeanalizować przyczynę awarii, albo moduł o dobrym wyglądzie powinien ocenić, czy nie ma w nim żadnych nieprawidłowości. W przypadku braku specjalistycznego sprzętu, multimetry cyfrowe mogą być stosowane jako powszechne narzędzie pomagające w szybkiej identyfikacji IGBT. W tej chwili powszechnie używany jest plik diody, plik rezystancji i plik pojemności multimetru. Warto zauważyć, że dane testowe multimetru nie są uniwersalne i można je wykorzystać jedynie jako odniesienie.

Struktura modułu

Jako przykład weźmy typowy moduł IGBT o średnicy 62 mm. Część wewnętrzna składa się z chipa IGBT (tranzystor bipolarny z izolowaną bramką), chipa FWD (dioda jednokierunkowa), przewodu łączącego itp. Niektóre moduły wysokoprądowe muszą być połączone wieloma zestawami chipów. Rysunek 1 przedstawia moduł producenta 400A:

Moduł producenta 400A

Jego połączenie elektryczne pokazano na rysunku 3. Górny i dolny mostek modułu posiadają 4 zestawy chipów IGBT i FWD połączone równolegle linią łączącą. Odpowiedni symbol elektryczny pokazano na rysunku 4:

Połączenie elektryczne

Odpowiadający symbolowi elektrycznemu

Metody pomiaru

1. Plik diod

Za pomocą pliku diody można zmierzyć spadek napięcia w kierunku przewodzenia VF diody jednokierunkowej. Zewrzyj bramkę-emiter, podłącz emiter za pomocą czerwonego długopisu multimetru, czarny długopis jest podłączony do kolektora, a normalny moduł VF będzie wynosić około 0,3 ~ 0,7 V. Jeśli VF jest zbyt duży, chip FWD lub przewód łączący zostaną odłączone. Występuje zwarcie w chipie FWD lub IGBT.

Rozmiar VF jest powiązany z IF prądu przewodzenia. Jak pokazano na poniższym rysunku, w obwodzie testowym różnych multimetrów występują pewne różnice w rezystancji i napięciu, co będzie skutkować różnicą w wynikach pomiarów. Dlatego tej wartości testowej nie można porównać z innymi wartościami testowymi multimetru. Nie może reprezentować danych w arkuszu danych. Ta wartość testowa nie ma innego znaczenia. Można go użyć jedynie do ustalenia, czy chip FWD jest dobry, czy zły.

Sterowanie wizjonerem

2. Plik oporu

(1) Zmierz rezystancję pomiędzy kolektorem a emiterem każdej lampy IGBT w module, zewrzyj bramkę-emiter, czerwony długopis multimetru podłącz do kolektora, czarny miernik podłącz do emitera , a normalna wartość rezystancji modułu jest zazwyczaj wyższa od poziomu megaoma. 

(2) Zmierz rezystancję pomiędzy bramką-emiterem (bramką-kolektorem) każdej lampy IGBT w module. Czerwone i czarne przewody pomiarowe multimetru są podłączone odpowiednio do bramki i emitera (bramki i kolektora), a normalny moduł również wykazuje wysoką impedancję. Gdy do modułu podłączona jest płyta sterownicza, rezystancja bramki-emitera jest równa rezystancji upływacza i zwykle wynosi kilka tysięcy omów.

Ze względu na zakres pomiarowy multimetru, niektóre multimetry nie mogą wyświetlać prawidłowych wartości dla powyższych pomiarów wysokiej rezystancji. Oczywiście, gdy wartość testowa ma wysoką impedancję, nie oznacza to całkowicie, że moduł jest normalny. Powyższa metoda działania ma pewien wpływ na określenie uszkodzonego modułu, ale wskaźnik powodzenia nie jest zbyt wysoki i wymagany jest również wynik pomiaru pojemności.

3. Plik kondensatorów

Układ pomiarowy multimetru dopasowuje się do pliku kondensatora, czerwony długopis podłącza się do bramki, czarny długopis podłącza się do emitera i mierzona jest pojemność wewnętrzna pomiędzy bramką a emiterem IGBT w module , dane pomiarowe są rejestrowane, a następnie pióro testowe jest wymieniane, czyli czarne. Pióro miernika jest podłączone do bramki, czerwone pióro jest podłączone do emitera, a zmierzone dane są rejestrowane. Pojemność modułu waha się od kilku nF do kilkudziesięciu nF. Na koniec dane porównuje się z innymi chipami IGBT w module mierzonymi przez multimetr lub danymi pomiarowymi tego samego producenta i tego samego typu modułu, a wartości powinny być takie same lub podobne.

Zaleca się jedynie mierzenie pojemności pomiędzy bramką a emiterem podczas pomiaru. Cies w chipie IGBT jest największy, Cres i Coes są znacznie mniejsze niż Cies, patrz rysunki 6 i 7, a dokładność multimetru do pomiaru pojemności jest ograniczona.

Dodatkowo:

(1) Podobnie jak w przypadku spadku napięcia przewodzenia VF, wartość testowa różni się tutaj od warunków testowych wartości testowej w arkuszu danych i może być używana jedynie jako punkt odniesienia.

(2) Jeżeli do modułu podłączona jest płyta sterownicza, będzie to miało wpływ na wynik pomiaru pojemności i należy ją najpierw usunąć.

Dokładność multimetru do testowania pojemności jest ograniczona

Podsumowanie

Proste podsumowanie multimetru cyfrowego służącego do określenia jakości IGBT jest następujące:

Uwaga: 

1. Powyższa metoda stosowana jest jako wstępna metoda dyskryminacyjna, a dokładniejsza analiza wymaga specjalnych instrumentów.

2. Nie dotykaj elektrod modułu podczas procesu pomiaru, aby uniknąć uszkodzeń elektrostatycznych lub zakłócić dalszą analizę uszkodzonego modułu.