半导体-分立器件-第9部分绝缘双极型晶体管IGBT

1ICS31.080.01；31.080.30L42中华人民共和国国家标准GB/T××××－200×/IEC60747-9:2007半导体器件分立器件第9部分：绝缘栅双极晶体管（IGBT）Semiconductordevices-Discretedevices-Part9:Insulated-gatebipolartransistors(IGBT)(IEC60747-9:2007,IDT)（报批稿）200×－××－××发布200×－××－××实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布GB/T××××—××××/IEC60747-9:1998+A1:2001目次前言7IEC前言VI1范围82规范性引用文件83术语和定义83.1IGBT的图形符号13.2一般术语13.3关于额定值和特性的术语电压和电流23.4关于额定值和特性的术语其他特性44文字符号54.1通则54.2补充的通用下标54.3文字符号54.3.1电压64.3.2电流64.3.3其他电物理量64.3.4时间64.3.5热物理量65基本额定值和特性65.1额定值（极限值）65.1.1环境温度Ta、管壳温度Tc或结温Tj65.1.2贮存温度Tstg65.1.3栅极－发射极短路时的集电极－发射极电压VCES75.1.4集电极－发射极短路时的栅极－发射极电压VGES75.1.5集电极连续电流IC75.1.6集电极重复峰值电流ICRM715.1.7集电极不重复峰值电流ICSM75.1.8总耗散功率Ptot75.1.9最大安全工作区75.1.10最大反偏安全工作区RBSOA75.1.11最大短路安全工作区SCSOA75.1.12最大端子电流（适用时）ItRMS75.1.13安装力F75.1.14安装力矩M75.2特性75.2.1集电极－发射极击穿电压V(BR)CES75.2.2集电极－发射极维持电压VCE*sus75.2.3集电极－发射极饱和电压VCEsat75.2.4栅极－发射极阈值电压VGE(th)75.2.5集电极截止电流ICE*75.2.6栅极漏电流IGES75.2.7电容75.2.8栅极电荷QG85.2.9栅极内阻rg85.2.10开通能量Eon85.2.11关断能量Eoff85.2.12开关时间85.2.13结－壳热阻Rth(j-c)85.2.14结－环境热阻Rth(j-a)85.2.15结－壳瞬态热阻抗Zth(j-c)85.2.16结－环境瞬态热阻抗Zth(j-a)86测试方法96.1概述940GB/T××××—××××/IEC60747-9:1998+A1:20016.2额定值（极限值）试验96.2.1集电极－发射极电压VCES、VCER、VCEX96.2.2集电极－发射极短路时的栅极－发射极电压±VGES96.2.3最大集电极电流IC106.2.4最大集电极峰值电流ICM106.2.5最大反偏安全工作区RBSOA116.2.6最大短路安全工作区SCSOA126.3测量方法146.3.1集电极－发射极维持电压VCE*sus146.3.2集电极－发射极饱和电压VCEsat166.3.3栅极－发射极阈值电压VGE(th)166.3.4集电极截止电流ICES、ICER、ICEX176.3.5栅极漏电流IGES176.3.6输入电容Cies186.3.7输出电容Coes186.3.8反向传输电容Cres196.3.9栅极电荷QG206.3.10栅极内阻rg216.3.11开通期间的各时间间隔（td(on)、tr、ton）和开通能量Eon216.3.12关断期间的各时间间隔（td(off)、tf、toff、tZ）和关断能量Eoff2236.3.13结－壳热阻Rth(j-c)和结－壳瞬态热阻抗Zth(j-c)237接收和可靠性267.1一般要求267.2特殊要求267.2.1耐久性和可靠性试验267.2.2耐久性和可靠性试验条件267.2.3耐久性和可靠性试验的接收判定特性和接收判据267.2.4试验出现差错时的处理267.2.5耐久性和可靠性试验及其试验方法277.3型式试验和例行试验287.3.1型式试验287.3.2例行试验28附录A（规范性附录）集电极－发射极击穿电压试验方法30附录B（规范性附录）在规定条件下，电感性负载关断电流试验方法31附录C（规范性附录）正偏安全工作区FBSOA33附录D（规范性附录）管壳不破裂36参考文献36图1集电极－发射极电压VCES、VCER、VCEX试验电路9图2栅极－发射极电压±VGES试验电路40GB/T××××—××××/IEC60747-9:1998+A1:200110图3集电极电流试验电路10图4集电极峰值电流试验电路11图5反偏安全工作区（RBSOA）试验电路11图6关断期间的栅极－发射极电压VGE和集电极电流IC波形12图7负载短路（SCSOA1）时，安全工作脉冲宽度试验电路12图8负载短路（SCSOA1）期间的栅极－发射极电压VGE、集电极电流IC和集电极电压VCE波形13图9短路安全工作区2（SCSOA2）试验电路13图10SCSOA2期间的波形14图11集电极－发射极维持电压VCE*sus测量电路15图12集电极电流的运行轨迹15图13集电极－发射极饱和电压VCEsat测量电路16图14栅极－发射极阈值电压基本测量电路16图15集电极截止电流测量电路17图16栅极漏电流测量电路18图17输入电容测量电路18图18输出电容测量电路19图19反向传输电容测量电路19图20栅极电荷测量电路20图21栅极电荷基本波形520图22短路栅极内阻测量电路21图23开通期间的各时间间隔和开通能量测量电路22图24开通期间的电流、电压波形22图25关断期间的各时间间隔和关断能量测量电路23图26关断期间的电流、电压波形23图27小测量电流IC1下，VCE随温度变化和用大电流IC2加热被测器件DUT的测量电路24图28小测量电流IC1下，VCE随管壳温度Tc（当外加热，即Tc＝Tj时）的典型变化24图29热阻和瞬态热阻抗测量电路（方法2）25图30小测量电流IC1下，VGE(th)随管壳温度Tc（当外加热，即Tc＝Tj时）的典型变化25图31IC、VGE和Tc与时间的关系26图32高温阻断试验电路27图33高温栅极偏置试验电路27图34间歇工作寿命试验电路28图35期望循环次数与温升△Tj的关系28图A.1集电极－发射极击穿电压试验电路30图B.1电感性负载关断电流试验电路31图B.2关断期间，集电极电流IC和集电极电压VCE波形31图C.1FBSOA试验电路（方法1）33图C.2△VCE与集电极－发射极电压VCE的典型特性40GB/T××××—××××/IEC60747-9:1998+A1:200134图C.3典型FBSOA34图C.4FBSOA试验电路（方法2）35图C.5闭锁模式的运行波形35图C.6闭锁模式的伏安特性35表1接收判定特性9表2耐久性和可靠性试验接收判定特性26表3最少的型式试验和例行试验项目（适用时）29前言国家标准《半导体器件》的预计结构如下：——GB/T17573－1998半导体器件分立器件和集成电路第1部分：总则（idtIEC60747-1:1983）；——GB/T4023－1997半导体器件分立器件和集成电路第2部分：整流二极管（eqvIEC60747-2:1983）；——GB/T6571－1995半导体器件分立器件第3部分：信号（包括开关）和调整二极管（idtIEC60747-3:1985）；——GB/T20516－2006半导体器件分立器件第4部分：微波器件（IEC60747-4:2001，IDT）；——GB/T××××半导体分立器件和集成电路第5-1部分：光电子器件总则（IEC60747-5-1:2002）；——GB/T15291－1994半导体器件第6部分：晶闸管（eqvIEC60747-6:1983）；——GB/T4587－1994半导体分立器件和集成电路第7部分：双极型晶体管（idtIEC60747-7:1988）；——GB/T4586－1994半导体器件分立器件第8部分：场效应晶体管（idtIEC60747-8:1984）；——GB/T××××半导体器件分立器件第9部分：绝缘栅双极晶体管（IEC60747-9:2007，IDT）；——GB/T4589.1－2006半导体器件分立器件和集成电路总规范（IEC60747-10:1991，IDT）；——GB/T12560－1999半导体器件分立器件分规范（idtIEC60747-11:1985）；——GB/T××××半导体器件第14-1部分：半导体传感器总则和分类（IEC60747-14-1:2000）；——GB/T××××分立半导体器件第15部分：绝缘功率半导体器件（IEC60747-15:2003）；……本部分为第九部分。本部分等同采用IEC60747-9:2007《半导体器件分立器件第9部分：绝缘栅双极晶体管》（英文版第2版）。7本部分等同翻译IEC60747-9:2007。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改和勘误：a)3.2.5、3.2.6和3.2.7三条术语的定义中，在文字“……端”后面增加“（电极）”二字；b)结温的文字符号Tvj统一为Tj；c)栅极电压的第二个下标统一为“E”；d)“规定条件”中，温度条件的位置统一为列项1；e)6.3.1.7中，补充了遗漏的电压文字符号VCEXsus；f)在6.3.6.3中增加如下说明：“其中，yie——小信号共发射极短路输入导纳；yoe——小信号共发射极短路输出导纳”；g)6.3.6.5、6.3.7.5和6.3.8.5中，补充了测量频率的文字符号f；h)6.3.10.3中，“│yie│＞＞ωC1”更正为“ωC1＞＞│yie│”，“│yos│＞＞ωC2”更正为“ωC2＞＞│yoe│”；i)图30图题中的“IC2”更正为“IC1”；j)A.4列项2下面的3个列项按二级列项处理。本部分附录A、附录B、附录C和附录D是规范性附录。本部分由原中华人民共和国工业和信息化部提出。本部分由全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC78）归口。本部分起草单位：西安电力电子技术研究所、西安爱帕克电力电子有限公司、英飞凌科技（中国）有限公司、威海新佳电子有限公司、江苏宏微科技有限公司。本部分主要起草人：蔚红旗、张立、陈子颖、乜连波、王晓宝、秦贤满。半导体器件分立器件第9部分：绝缘栅双极晶体管(IGBT)1　范围国家标准《半导体器件》的本部分给出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）的术语、文字符号、基本额定值和特性以及测试方法等产品特定要求。2　规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。IEC60747-1:2006半导体器件第1部分：总则IEC60747-2半导体器件分立器件和集成电路第2部分：整流二极管IEC60747-6半导体器件第6部分：晶闸管IEC61340（所有部分）静电3　术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3.1　IGBT的图形符号本部分采用如下图形符号：40GB/T××××—××××/IEC60747-9:1998+A1:2001注：本部分仅使用N沟道IGBT的图形符号。本部分也适用于P沟道器件，但必须使极性适宜。3.2　一般术语3.2.1　绝缘栅双极晶体管insulated-gatebipolartransistorIGBT具有导电沟道和PN结，且流过沟道和结的电流由施加在栅极端和发射极端之间的电压产生的电场控制的晶体管。[见IEV521-04-05]注：施加集电极－发射极电压时，PN结为正向偏置。3.2.2　N沟道IGBTN-channelIGBT具有一个或多个N型导电沟道的IGBT。[见IEV521-05-06]3.2.3　P沟道IGBTP-channe