IGBT 的短路耐受时间（SCWT）

IGBT 等功率器件具有称为"短路耐受时间（SCWT：Short Circuit Withstand Time）"的电气特性（参数）。通常，在功率元器件处于短路状态时，会流过大电流并在短时间内造成元器件损坏，但短路耐受时间意味着在发生短路时，可以承受而不至于损坏的时间，也称之为"允许的短路时间"。

功率器件短路，比如 IGBT，是指在集电极和发射极之间被施加了高电压（VCC）的状态下 IGBT 导通，并且在已导通的 IGBT 中流过很大的集电极电流 IC 的状态。这可能是由控制电路故障或某种误动作引起的。

图1 短路耐受时间测量用的基本电路和波形示例

图 1是测量短路耐受时间时的基本电路和波形示例。当将 VCC 施加在关断状态的 IGBT 上、通过栅极驱动电路使 IGBT 导通时，电容器中积蓄的电荷会突然流入 IGBT，经过一定时间后会导致IGBT 损坏。到损坏所用的时间因 VCC 电压、温度、封装类型等因素而异，大致为数 μs～数十 μs。在试验中，通过控制栅极驱动电路并逐渐增加导通时间来确认器件是否损坏， 并重复此操作来测量直到损坏所用的时间。或者，可以通过确认产品在规定的导通时间内没有损坏来做出合格与否的判断。

上图波形图中的产品是 ROHM 的 IGBT RGS 系列（图2为该系列产品之一），最短的短路耐受时间为 8μs。当 IGBT 根据栅极信号导通（短路）时，会流过集电极电流；当它在 13.5μs 后根据栅极信号关断时，集电极电流被切断，这个 IGBT 并没有损坏， 这证明在这个测试条件下，这款 IGBT 能够承受 13.5μs 的短路时间。当然，8μs 的保证值是有余量的。集电极电压在短路和关断后会在短时间内下降和上升，这取决于电容器到 IGTB 的集电极引脚之间的寄生电感的充电和放电，之后集电极电压会恢复至 VCC。受发热的影响，集电极电流会随着时间的经过而减少。

图2 罗姆RGS60TS65HR，车载用沟槽式场截止型 IGBT

如果在短路过程中 IGBT 损坏，基本上初期会发生短路故障，所以电流会几乎没有限制地持续流过 IGBT，集电极电压=VCC 将下降到几乎接地水平。当然，即使向栅极发送关断信号，也不会关断 IGBT 并切断集电极电流。在试验或评估过程中 IGBT 损坏的情况下，如果不及时切断电流，可能会因过电流而发热，甚至冒烟，在某些情况下还可能会起火，非常危险。因此，必须采取足够的安全对策，比如为 VCC（电源）设置适当的电流限制。

短路耐受时间是保护功率器件、外围电路和所连接元器件的重要参数。使用功率器件的电路中通常都配有针对过电流等风险的保护电路。当功率器件处于短路状态时，保护电路会检测出这种状态并执行保护工作，但是从检测出来到启动保护工作之间需要 MCU 系统处理等时间，如果这个时间足够长，就可以进行切实可靠的处理。也就是说，短路耐受时间是确保系统保护功能启动所需的时间，该时 间越长，系统处理的余量就越大，从而有助于提高系统的可靠性和安全性。

此外，短路耐受时间越长越有优势，但保证值会因制造商和产品系列而异。比如前面提到的 RGS 系列 IGBT ，保证值为 8μs（最小值），而另一个 RGT 系列的保证值则为 5μs（最小值）。另外，由于 VCC 和温度条件各不相同，因此不仅要确认值，还要确认条件，这点也很重要。

综上所述，短路耐受时间是一项重要的参数，但并非所有的功率器件都会提供或保证该值。根据等级和应用的不同，有些产品没有提供，有些提供了但只是典型值（Typ.），并不是保证值，还有些则明确提供了保证值，所以在使用前需要确认技术规格书。