IGBT器件的通态特性和阻断特性和工作温度由很大关系，不同结构的IGBT静态特性随温度的变化也不相同。

     1.温度对IGBT通态特性的影响

     IGBT的集电极电流分为两个部分：其一是电流是由P+集电区注入到n-漂移区并经Pwell流向发射极的空穴电流；其二是由n+发射区经沟道注入到n-漂移区的电子电流。

     对于PT-IGBT而言，因为其集电极一侧的pnp晶体管的电流放大系数比较高，导致其空穴电流相对较大，所以PT-IGBT器件的饱和电压降具有负温度系数，即温度越高，饱和电压降越低。

     因为PT-IGBT的P+集电区比较厚，导通时空穴注入的数目比较多，那么关断时需要抽取的空穴数目也会比较多，所以关断速度较慢。为了提高关断速度需要通过载流子寿命控制技术来降低少子寿命。但是又因为少子寿命随温度的升高而增大，电导调制效应持续时间长，使得器件饱和电压降减小，同时关断时间增加。

     对于NPT-IGBT和FS-IGBT而言，因为背部集电极区域很薄，掺杂掺杂相对较低，属于透明集电极，集电极侧PNP晶体管的电流放大系数低，电子电流大于空穴电流，因此这二者的饱和电压降具有正温度系数。采用透明集电极设计可以实现器件快速关断，不需要对器件进行载流子寿命控制，而且FS-IGBT的n-漂移区更薄，其饱和电压降更低。

     2.温度对IGBT阻断特性的影响

     IGBT的阻断电压和漏电流与温度密切相关：随着温度的升高，器件内部晶格振动加剧，载流子与晶格碰撞概率增大。所以如果具备足以击穿的碰撞电离条件的话，就必须需要更高的电场来使得载流子获得足够的能量。因此，随着温度的升高，PN结的雪崩击穿电压会有所增大。而且，因温度对pnp晶体管电流放大系数的影响，导致IGBT的阻断电压和漏电流随温度升高都会发生变化。

     3.温度对IGBT阈值电压的影响

对于IGBT而言，随着温度的升高，器件的特性曲线会发生偏移。随温度升高，阈值电压降低，这主要是因为温度升高，禁带宽度变窄，沟道反型产生自由电子相对更简单。禁带宽度随温度升高变窄是因为，温度越高，晶格振动加剧，晶体原子间距增大，原子核对核外电子控制变弱，电子更易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，反映在能带上就是价带顶的能量值升高，导带底的能量值降低，禁带宽度减小。

     中冷低温研发的高低温冲击气流仪通过超快温变速率、精准控温及纯机械制冷技术，成为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）特性分析与温度验证的核心设备，其应用覆盖冷热冲击测试、失效分析、带电测试及产线批量验证等场景，显著提升测试效率与可靠性。

     高低温冲击气流仪具有更广泛的温度范围-70°C到+225℃，提供了非常先进的温度转换测试能力。温度转换从-55℃到+125℃之间转换约10秒;经长期的多工况验证，满足各类生产环境和工程环境的要求。高低温冲击气流仪是纯机械制冷，无需液氮或任何其它消耗性制冷剂。

     高低温冲击气流仪覆盖IGBT全生命周期测试

     1.极端工况模拟

     冷启动测试：模拟车辆在-40℃极寒环境下的启动过程，验证IGBT封装材料、焊点及芯片的抗热应力能力。

     满负荷运行测试：在175℃高温下持续施加额定电流（如600A），监测模块失效时间，确保高温稳定性。

     2.疲劳寿命验证

     通过-40℃至+175℃的循环冲击（如1000次循环，单次循环15分钟），加速暴露焊点开裂、分层等潜在缺陷，满足AEC-Q101、AQG-324等车规标准。

     3.带电测试能力

     传统烘箱无法实现高温或低温条件下的带电测试，而高低温冲击气流仪可支持在线式测试，直接评估IGBT在实际工作状态下的性能。

     4.失效分析辅助

     结合温度冲击后的X光检测、声学扫描（SAT），精准定位封装内部缺陷（如焊点微裂纹、分层），为设计改进提供依据。

 

本文章部分内容转载自网络，如有侵权请联系删除，谢谢！