Le comportement électrothermique de l'IGBT en court-circuit: Modélisation et résultats expérimentaux

Abstract

Cet article décrit le comportement électrothermique d'un IGBT en court‐circuit. Le composant a été modélisé par approche physique: modèles de mobilité et équations générales des semiconducteurs. Les simulations électrothermiques du composant pendant la phase de court‐circuit ont mis en évidence plusieurs types des comportements possibles suivant la durée du court‐circuit: retour à l'équilibre ou destruction (immédiate ou retardée). Cette étude montre en outre l'influence des différents paramètres physiques (température, mobilités, densités de porteurs, durées de vie) sur le comportement du dispositif pendant cette phase. L'étude expérimentale du court‐circuit, menée dans des conditions les plus proches possible de celles des simulations et éventuellement jusqu'à destruction du composant, permet de déterminer ses limites ultimes de fonctionnement (courant, tension, durée du court‐circuit) et confirme l'approche de modélisation proposée.

Failure mechanism of trench IGBT under short-circuit after turn-off

“…During short-circuit, the electrical runaway can occur at any distinct time leading in the most cases to the device failure. Depending on the device switching conditions, several types of shortcircuit can occur [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. Almost no detail can be found in the literature concerning the device internal behaviour under the proposed short circuit event [6][7][8].…”

“…The failure mode D occurs several micro seconds after turn off. Therefore, this mechanism is closely associated to the temperature [9,10,14]. …”