失效器件送到原厂做FA分析，看到的字眼通常包含over voltage，over current，short circuit，EOS等，但是，其失效的深层原因与整机的应用环境和系统模块设计是紧密关联的。

  作为电力电子研发工程师，最不想见到的画面之一一定有下面这样的图片，完了，BBQ了……

  失效器件送到原厂做FA分析，看到的字眼通常包含over voltage，over current，short circuit，EOS等，但是，其失效的深层原因与整机的应用环境和系统模块设计是紧密关联的。

  整机产品里面包含的元器件数量少则几十，多则上万甚至更多，应用环境千奇百怪，元器件的失效就不可避免，作为工程师，能做的就是根据整机性能要求充分评估、测试元器件的各项关键参数，出现失效后，复盘设计，复现失效，找出根因，避免再次掉坑。

  今天，本文就和大家唠一唠IGBT的安全工作区，英文全称safe operating area，简称SOA。顾名思义，也就是说只要使用的条件（电压、电流、结温等）不超出SOA圈定的边界，IGBT必然能够按照工程师的设计意图，任劳任怨的持续运行，反之，则是如上的死给你看……

  IGBT的FBSOA是指IGBT的门极电压VGE处于正向偏置（VGEVGEth）时，沟道处于导通状态时的安全工作区。FBSOA是IGBT各种工作状态的集合，必须集合IGBT的其它特性去理解这个安全工作区的含义。图2是IKW40N60H3的 FBSOA曲线，该怎么样解读呢？

  图三简化了FBSOA曲线，本质上讲，FBSOA曲线划定了四条电压-电流关系的边界线，分别由AB段，BC段，CD段，DE段构成。

  CD段是最复杂的，需要结合IGBT的瞬态热阻来看。各位明白，IGBT有两个工作区，线性区和饱和区，跨越过AB段之后，其实IGBT就处于线性区了，也就是退出饱和导通区了，IGBT的损耗急剧上升，所以，这条边界体现了IGBT能承受的最大耗散功率Ptot，查阅其Datasheet，25℃壳温时Ptot=306W。同时能看出，集射极CE两端电压越高，IGBT所能承受的电流脉冲幅值越低，另外，电流脉冲宽度越大，IGBT所能承受的电流幅值也越低。

  IGBT的SCSOA与前面介绍的FBSOA，RBSOA有一点不同，通常没有提供曲线，但是，会在其Datasheet中提供类似图7的短路电流ISC数据，可以看到，在给定的门极驱动电压VGE、BUS电压VCC，150℃结温下Tvj，IGBT模块FP50R12N2T7可以承受短路电流190A，只要能够在8us内关断IGBT，都可以保证IGBT不会损坏。

  给出了IGBT的短路耐受时间与门极驱动电压VGE、BUS电压VCC，结温Tvj之间的归一化关系曲线所示，横轴代表了VGE，VCC，Tvj，纵轴代表了可以承受的短路电流时间，能够准确的看出，门极驱动电压/BUS电压/结温越高，IGBT所能承受的短路时间越短，反之，IGBT所能承受的短路时间越长。这里简要的解释一下，为什么门极驱动电压越高，短路耐受时间越短，同样以FP50R12N2T7为例，图10是此模块的输出特性曲线，能够准确的看出，门极电压幅值越高，其短路时的电流越大，也就是IGBT内部的开关损耗越大，结温增加越剧烈，所以，IGBT所能承受的短路时间必然缩短。同理，更高的BUS电压也意味着更大的开关损耗，短路耐受时间也相应缩短。

  同时能够准确的看出，相比于门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC，结温Tvj对于IGBT短路耐受时间的影响比较温和，以图7的FP50R12N2T7为例，结合图9的归一化曲线us，结温增加了16.7%，短路耐受时间仅下降了12.5%，作为对比，增加同等比例的门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC，短路耐受时间则下降了约30%。