JB/T 8951.1-1999 绝缘栅双极型晶体管

K46中华人民共和圜机械行业标准JB/T89511-1999绝缘栅双极型晶体管199-08-06发布2000-01-01实施国家机械工业局发布JBT8951.1-1999前言绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是80年代后期蓬勃发展的一种电力半导体器件,它由于兼备耐压高、载流能力强等双极型器件优点和开关速度快、安全工作区宽等MOS器件的优点,近年来在我国科研、生产、应用和测试等方面得到很快发展,特别是快速型系列IGBT应用更为广泛。本标准主要规范了工作频率为1040kHz的快速型IGBT分立器件产品的技术要求,其技术内容主要参照了IC有关文件,结合国内产品水平、应用要求,并参考了工业发达国家相关标准,编写及表述方法符合GBT11-1993的规定。本标准首次发布。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D是标准的附录。本标准由西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准主要起草单位:电子部777、西安爱帕克电力电子有限公司、华晶中央研究所。本标准主要起草人:苗宏、王成武、王晓宝、刘利峰。中华人民共和国机械行业标准JBT8951.1-1999绝缘栅双极型晶体管1范围本标准规定了工作频率在10到40kHz范围的快速型绝缘栅双极型晶体管(下称IGBT)的型号外形尺寸、额定值、特性、试验方法和检验规则等2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GBT24234-1993电工电子产品基本环境试验方法试验Db:交变湿热试验方法( eqv IeC60068-2-30:1980)GBT45891-1989半导体器件分立器件和集成电路总规范( idt iec60747-10:1984)GBT4937-1995半导体器件机械和气候环境试验( idt iec60747-10:1984)GBT17007-1997绝缘栅双极型晶体管测试方法3型号和尺寸31基本型号编制规则[字母」[数字]一[数字集电极一发射极电压级数(见34)集电极直流电流值(单位:A)器件系列代号表示IGBT器件系列代号字母为S:标准型IGBTU:快速型IGBT32图形符号E图国家机械工业局1999-08-06批准20001-01实施JBT8951.1-199933管壳型号和尺寸集电极额定电流为10A和15A、电压级数为6的器件,推荐使用T0-220型管壳,尺寸按图2;其它器件推荐使用T0-247型号管壳,尺寸按图3。8s2.550.65,15.50.82.55图2T0-220型管壳图3T0-247型管壳34IGBT的电压及其级数本标准所涉及的IGBT按集电极一发射极电压分为600V、1200V两大级,其电压级数分别为4额定值和特性本章所规定的各参数值,如无特殊说明,均指25℃条件下4.1额定值IGBT的额定值应符合表1的规定。表1集电极直流电流Ic集电极重复峰值电流电压级数为25电压级数为122203050810栅级一发射级电压±20绝缘电压最高工作结温贮存温度℃质量由制造厂给出注:各重复峰值电流的试验条件:Va=15V.脉冲宽度由最高工作结温限制42特性待性见表2。JBT8951.1-1999表2集电极直流电流Ice10152546棚极一发射极阔值电压va(mo3.0-6.5栅极一发射极漏电流IEs±100集电极一发射极截止电流IEs25025023020集电极一发射极饱和电压电压级数363.32.8CHRt2.82.7玉级数3.6322.5结壳热阻R电压级数0.770.62℃电压级数122.1120.770.620.54开关能量(T=125℃)电压级数0.240.350.601.7103.5电压级数1134。75ma4开通延迟时间t(an1上升时间由制造厂在T=125℃的条件下给出关断延迟时间ta下降时间输入电容输出电容C由制造厂给出反向传输电容C注1表中H、L分别表示集电极一发射极饱和电压设计较高和较低的 IGBT2开关能量Ea等于开通能量E。与关断能量Em之和5检验规则51逐批检验(A组检验)A组检验按表3规定(无特别说明,在25±5℃环境温度下进行)JBT8951.1-1999表3分组验项目检验方法判据AQL(Ⅱ)外观在正常照明和正常视力下日测标志清晰、表面无机械损伤极性颠倒电特性VcE Isat >10 USL0.65(不能工作)按A2bIcES>1O0 USLGB/T17007-1997中34:=15V、L为额定值符合表21.0GB/T17007-1997中33GEO VGB/T17007-1997中3.1L2由制造厂给出符合表21.0GB/T17007-1997中32Va=±20V、Vcg=0附录BGB/T170071997中3.10符合表2vc=08Vs,l为100℃壳温时的值,R2由制造厂给出注lⅴcE为器件的栅极一发射极短路时集电极一发射极电压额定值。2USL为表2对应的规范上限值。3AQL的具体抽样数见附录A中A1条,如A组初次提交不合格,可按A1条加严一级重新提交检验,但只能重新提交一次。52周期检验(B组检验)B组检验按表4规定,正常生产定型的产品,每年至少应作一次B组检验。标有(D)的检验是破坏性的。表4抽样方案分组检验项目检验方法判据最大外形及安装尺寸符合BI尺寸按33GBT4937-1995的Ⅲ.1.(Na):两箱法Ta=-40℃、T125℃,循试后测量:温度快速变化环10次,每循环高低温各暴露1h,vam)≤lUsLBS继之湿热循环转移时间3~4minIds≤2USL(D)GB/T24234-1993试验Db方式2,循环10次lcs≤2UsL严酷度:55℃JBT8951.1-1999表4(完)检验方法抽样方案分组检验项目判据试后测量集电极一发射极偏压附录C2,TVc{m≤L.IUsL电耐久VcEs, 168hlcs≤2UsLIrs≤2UsLcRL放行批证明记录简要给出各分组的有关属性数据、试验前后的v(m、Ls值和试验结论注5抽样方案中,n为抽样数,c为合格判定数,以下同5如B组初次提交检验不合格,可按附录A中A2条迫加抽样再进行一次检验。但每一检验分组只能迫加次且追加的样品应经受该分组的全部检验。53周期检验(C组检验)C组检验按表5规定,正常生产定型的产品,每年至少应作一次C组检验。表5分组检验项目抽样方案检验方法判据按33全部尺寸符合要求CGBT17007-1997中37V0V、Vac=30VC2aGBT17007-1997中3.8fl MHZGBT17007-1997中39符合表2GBT17007199*中3:5Va=15、R1由制造厂给出Vc=08Vcs、L为100℃壳13tom、trGBT17007~1997中36温时的值符合表2C2dGBT17007-1997中42符合表2耐焊接热(仅适用焊GBT497-1956的22b,试后测量C4\接端子)焊接温度260±5℃、浸润时间l(st≤ II USL0±1s、恢复时间≥1hlcrs≤2USLlos≤2UsLGBT24234-1993试验Db试后测量稳态湿热方式2.100h、85℃、相对湿Vc(=≤1UsL85%、Vc=l00Vlcs≤2UslEs≤2UsL试后测量集电极一发射极偏压附录CVcE(s≤1.1USL电耐久70%Vcvs,1000hlcs≤2UsLls≤2USL附录试后测量栅极偏压电耐久性Vcs≤zUsL8CRL放行批证明记录简要给出各分组的有关属性数据、试验前后的vxa、Is值和试验结论注:如C组初次提交检验不合格,可按附录A中A2条追加抽样再进行一次检验,但每一检验分组只能迫加一次且追加的样品应经受该分组的全部检验。JBT8951.1-199954鉴定批准试验(D组检验)D组检验按表6规定表抽样方案分组检验项目检验方法判据附录D试后测量:热循环负载高温:70℃IcESat)≤1.lUSL(D)低温:35℃Iws≤2UsL循环5000次ls≤2UsL6标志和订货资料61产品上的标志产品型号及质量类别(I)类;b)制造厂名称、代号或商标;c)检验批识别代码。62包装盒(箱)上的标志a)产品名称、型号及质量类别;b)制造厂名称、代号或商标;c)检验批识别代码;d)防潮、防雨标志。63订货资料订购一种具体产品至少需要以下资料a)产品型号及质量类别b)本标准的标准号c)其它。JBT8951.1-1999附录标准的附录)抽样方案A1AQL抽样方案表AlAQL(ILⅡ)批量范围样品量0.400.6510Ae re Ac re139l~150A2追加抽样方案表A2追加抽样表合格判定数初次抽样n113迫加抽样n1316追加数JBT8951.1-1999附录(标准的附录)IGBT开通能量测量方法B目的在电阻负载下,测量GBT单脉冲开通能量和开通耗散功率B2原理电路R3DUTR2图BB3电路说明和要求G1:矩形脉冲发生器,其内阻小于R1,输出脉冲的上升时间应小于0.1RCms(C是被测器件的输入电容):G2:可调直流电压源;Rl:栅极电阻器R2:电流测量电阻器,此处也可以采用其它任何合适的电流指示器;R3:集电极负载电阻器,电阻值由制造厂给出;M:双踪示波器。实际布线时,应使电路的寄生电感达到最小B4测量程序调节G1、G2使集电极一发射极电源电压Vc和输人脉冲幅值Ⅴcw为规定值,双踪示波器M上显示出集电极电流I和集电极一发射极电压ⅤcE的波形,如图B2所示则单脉冲开通能量为与ⅤcE乘积对时间的积分。EVcr dt式中:Ean单脉冲开通能量i—集电极电流瞬时值;-集电极一发射极电压瞬时值JBT8951.1-1999t—等于01100℃壳温下)的时刻:t2vc等于002Ve的时刻。任一重复频率f下的开能耗散功率P等于该频率与En之乘积。P=f·ECE0.02VcPot图B25规定条件a)结温为125℃;b)集电极一发射极电源电压为08Vc)栅极输入脉冲幅值为15V;d)开通后的集电极电流值等于100℃壳温下的电流额定值;e)脉冲重复频率为10kHzf)积分时间t2-tJBT8951.1-1999附录(标准的附录)IGBT的电耐久试验方法C栅极偏压电耐久试验方法CL1目的在规定条件下,验证器件栅极承受电压的耐久能力CL2原理电路DUTv,V图ClCL3电路说明和要求G:直流电压源RI:栅极电阻器V1:直流电压表;Sl:双刀双掷换向开关。C1试验程序把G1电压调节到规定值(推荐20V),通过S1不同位置向IGBT栅极施加不同极性的偏压也可把待试器件批分为2组,一级栅极一发射极间施加+20V偏压,另一组施加-20V偏压,保持器件壳温为150℃,试验持续时间按规定。经试验后的器件,检查LEs,若符合表4和表5,则试验通过CL5规定条件a)栅极电源输出电压20V;b)管壳温度为150℃;c)试验持续时间168h或1000hC2集电极一发射极偏压电耐久试验方法C2,1目的在规定的高温和偏压条件下,验证器件集电极一发射极承受电压的耐久能力。C22原理电路JBT8951.1-1999BS图C2C23电路说明和要求G:可调直流电压源R1:电流测量电阻器,也可用其它任何合适的电流测量仪器;:集电极负载电阻器;BS:电子控制器,当集电极截止电流值超过规定值时,自动切断电路。C24试验程序把器件放在规定的温度环境中,并在集电极一发射极之间施加规定的电压,放置规定的时间,然后检查有关电特性是否符合表4和表5。C2.5规定条件a)环境温度150℃;b)集电极一发射极间电压07cs;c)试验持续时间为168h或1000h11JBT8951.1-1999附录标准的附录)热循环负载试验方法D1目的在规定的条件下,通过对器件反复开通加热和强迫冷却,验证器件承受结温波动的能力。D2原理电路DUTCTRR图D1D3电路说明和要求G:可调电流源;R:负载及电流测量电阻器;CTR:栅极控制单元。D4试验程序把器件安装在能强迫冷却的系统上,然后通过电流等于其额定值的功率,使其壳温达到规定值,然后关断功率,强迫降温使器件壳温迅速降到规定值,此为一个循环。整个试验完成规定的循环次数后,测量有关的电特性,应符合表6D5规定条件a)每个循环的最高壳温和最低壳温b)每个循环中壳温从最高点降到最低点所需的最长时间;c)每个循环中壳温从最低点升到最高点所需的最长时间;d)试验重复次数为5000或10000次。中华人民共和国机械行业标准绝缘栅双极型晶体管JBT8951.1-1999机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷(北京首体南路2号邮编开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXXXX年XX月第X版19XX年XX月第X印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号 XX. 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