JB-T 8951.1-1999.pdf

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1、JB 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 JB/ T 8951. 1一 1 999 绝缘栅双极型晶体管 I n s u l a t e d g a t e b i p o l a r t r a n s i s t o r 1 9 9 9 - 0 8 - 0 6发布 2 0 0 0 - 0 1 - 0 1实施 国 家 机 械 工 业 局 发 布 J B / T 8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 前言 绝 缘栅双极型晶体管 ( I G B T ) 是 8 0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、

2、安全工作区 宽等 MO s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I G B T 应用更为广泛: 本标准主要规范了工作频 率为 1 0 - 4 0 k H z 的快速型 I G B T分 立器件产品的技术要求， 其技术内容_ 主 要参照了 I E C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 G B I T 1 . 1 -1 9 9 3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

3、起草单位:电 子部7 7 7 厂、 西安爱帕克电力电子有限 公司、 华品中央研究所 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 J B厅8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 绝缘栅双极型晶体管 I n s u l a t e d g a t e b i p o l a r t r a n s i s t o r 范围 本标准规定了工作频率在 1 0到 4 0 k H z 范围的快速型绝缘栅双极型晶体管 ( 下称I G B 下) 的型号一 、 外形尺寸、 额定 值、 特性、试验方法和 检验规则等。 2 引朋标准 下列标准所 包含的条文

4、， 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 最新版本的可能性二 G B / T.2 4 2 3 .4 -1 9 9 3 电工电子产品基本环境试验方法试验 D b :交变湿热试验方法 ( e q v I E C 6 0 0 6 8 -2 -3 0 : 1 9 8 0 ) G B / T 4 5 8 9 . 1 -1 9 8 9 半导体器件分立器件和集成电路总规范 ( i d t I E C 6 0 7 4 7 -1 0 : 1 9 8 4 ) G B / T 4 9 3 7 -1 9 9

5、5半导体器件机械和气候环境试验 ( i d t I E C 6 0 7 4 7 -1 0 ; 1 9 8 4 ) G B / T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7绝缘栅双极型晶体管测试方法 型号和尺寸 基本型号编制 规则 胃 17 7一 IT 上 集电极一发射极电压级数 ( 见 3 4 ) 集电极直流电流值 ( 单位:A) 器件系列代号 表示 I GBT 器件系列代号字母为: S :标准型I G B T 3 . 2 图形符号 U:快速型I G B T 图 1 国家机械工业局 1 9 9 9 - 0 8 - 0 6批准2 0 0 0 - 0 1 - 0 1实施 J B / T 8 9 5 1

6、 . 1 一 1 9 9 9 3 . 3 管壳型号和尺寸 集电 极额定电 流为1 0 A 和1 5 A 、 电压级数为6 的 器件， 推荐 使用T O -2 2 0 型管壳， 尺寸按图2 ; 其它器件 推荐使用T O -2 4 7 型号管壳， 尺寸按图3 图 2 T O -2 2 0型管壳 3 . 4 I G B T的电压及其级 数 本标准所涉及的 I G B T按集电极一发射极电压分为6 0 0 V , 1 2 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2 5 9 0 条件下 4 . 1 额定值 I G B T的额定值应符合表 I 的规定: 表 1 图3 T O -

7、2 4 7型管壳 1 2 0 0 V 两大级，其电压级数分别为6 , 集电极直流电流I c A 1 01 5254 06 0 集电极重复峰值电流 I rniA 电压级数为64 06 01 0 0 1 6 0 2 5 0 电压级数为 1 2 2 03 05 08 01 2 0 栅 级 一 发 射 级 电 压 V - v产2 0 绝缘电压 Vo V 2 5 0 0 最 高 工 作 结 温 T i .1 5 0 贮 存 温 度 T . , 一5 5 - 1 5 0 质量mg由制造厂给出 注: 各重复 峰值电 流的试验条件: V , , = 1 5 V 脉冲宽度由最高工作 结温限制。 4 . 2特性

8、特性见表 2 J B 汀8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 表 2 集电极直流电流I c A 1 0巧254 06 0 栅极一发射 极同 值电 压 V c e ( mi V3 . 0 - 6. 5 栅 极 一 发 射 极 漏电 流G U n A t 1 0 0 集电极一发射 极截止电流 Ic e s 1+ 人2 5 025 025 025 02 5 0 集电极一发射极饱和电压 V a . I u , V 电压级数 6 H3 . 63. 53. 32. 82 . 5 L2 . 82. 72. 72. 62 . 5 电压级数1 23 9363 32925 结壳热阻 R i 弋产 人 电压级

9、数 62 】1 . 61 . 20 7 7062 电压 级 数 1 22. I1 , 20 . 7 70. 6 20 . 5 4 开 关 能 量( T 1 ,- 1 2 5 ) E， mJ 电压级数 6 L 0 . 2 40. 3 50 6 0 1 . 72 . 1 H1 . 01 . 42 . 12 . 43 . 5 电压级数 1 21 . 34 . 07 5I I1 4 开通延 迟时间t, , - ; n S 由 制造厂在T,、二 1 2 5 的条件下给出 上升时间t , n S 关断延 迟时间t,。 、 :n S 下降时间t t n S 输人电容C _ p F 山制造厂 一 给出 输出电

10、容C a , p F 反向传输电容C m p F 注 1表 巾H , L 分 别 表 示 集电 极 一发 射 极 饱 和 电 压 设 计 辣 高 和 较 低 的I G B T 2 开关能量E ,a 等干开通能量E ， 与关 断能f E . 之和 5 检验规则 1 . I 逐批检验 ( A组检验 ) A组检验按表 3规定 ( 无特别说明，在2 5 * 5 环境温度下进行 ) 二 J B / 1 8 9 5 1 . 1 一1 9 9 9 分 组检验项目 外观 表 3 检 验 方 法 在正常照明和正常视力下目测 电恃性 ( 不能工作 )按 A 2 6 判据 标志 清晰、 表面无机械损伤 极性颠倒 V

11、 c s。, I OU S L 1 , , s 1 0 0 US L A QL(a) 0 . 6 5 V I - 1 1 符 合 表2 I c e s V c s - G B I T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中 3 4 V 员 二 1 5 V 几 为 额定值 G B / T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7 中 3 .3 V c e = O V, v a s V c e s GB / T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中3 . I V c s - V c e 1 ; 由制造厂给出 G B r F 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中 3 .2 V c , t 2 0 V

12、, V , , = O 附录8 G B I T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中 3 . 1 0 v c C E 0 8 V c s $ “ I c 为1 0 0 Ic 温 时的值 R 。 由制造厂给出 符合表 2 AZa一AZh-A3 1 - 符合表 2 E V c 。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 US L为表2对应的规范上限值。 A Q L的具体抽样数见附录A中A I 条. 如人组初次提交不合格. 可按A l 条加严一级重新提交检脸，但只 能 重新提交一次。 5 , 2 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

13、应 作一次B组检验: 标有 ( D) 的 检验是 破坏性的: 表 4 分组检验项目检验方法判据 抽样方案 nc B 1 尺寸 按 最大外形及安装尺寸符合 要 求 9l B5 温度快速变化 继之湿热循环 ( D ) CB 几4 4 3 7 -1 9 9 5 的甩 t.1(Na) 两箱法 T a = 一 4 4 -C, T b 1 2 5循 环1 0 次. 每暗环高低温各暴露1 h . 转移时间3 - 4 min ; G B I T 2 4 2 3 .4 -1 9 9 3试验D b 方式2 ，循环 ) 0次 严酷度:5 5 C 试后测量:_ V C E ;, ; 1 . 1 U S L ICES-

14、2 US L I c s s 2 U S L 1 11 JB / T 8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 表4( 完) 分组检验项目检验方法 判据 抽样方案 nc BS 集电极一发射极偏压 电耐久 附录C 2 . T/. 8 0 % V , . 1 6 8 h 试后测量: V a . 。;1 . 1 U S L I c m62 U S L 1 ,2 US L 1 1I CRRL 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 R。 。、 I 。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A 2 条追

15、加抽样再进行一次 检验。但每一检验分组只能追加一 次， 且追加的样品应经受该分组的全部检验 5 .3 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 抽 样 方 案 分 组检 验 项 目检验方法判 据 n I c 尺月 按 3 . 3 G B I T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中3 .7 G B / r 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中3 .8 G B / T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中3 .9 G B /T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7中3 . 5 全部尺寸符合要求 V _= 0 V, V

16、 -= 3 0 V C2 a C, t创 . ) 、t , ta m , L t GB / T 1 7 0 0 7 -1 9 9 7 中3 . 6 C2 d GB / T 1 7 0 0 7 - 1 9 9 7 中 4 . 2 耐焊接热 ( 仅适用焊 接端子) G B / T 4 9 3 7 -1 9 9 5的 0 .2 s ( T b ) 焊接温度 2 6 0 t5 cC,浸润时间 1 0x1 5 ,恢复时间)I h C 7 I 稳态湿热 GR I T 2 4 2 3 .4 -1 9 9 3 试验D b 方式2 . 1 0 0 0h , 8 5 C,相对湿度 8 5 %, V,=100 V

17、集电极一发射极偏压 电耐久 附录C 2 .毛 ， 7 0 %V - , , 1 0 0 0 h 栅极偏压电耐久性 附录 C l . T . V _= x2 0 V. 0 0 0 h 卜 I M 2 符合表 2 V , = 1 5 V , 气由 制 造厂 给 出 V C C 0 .8 V cE s , I。 为 l o o lc壳 温时的值符合表 2 符合表2 试后测量: V c e -i - l ! US L I c E S 2 U S L I c e s - 2 U S L 试 后测 量 : VC E。 .1 . 1 US L Ic e s =2 U S L IG F s E2 US L 试

18、 后 测 量 : V C E 。 1 . 1 U S L I C E S 52 US L I , E S 52 U S L 试后测世: V _ ,2 U S L C R R L I 放 行 批 证 明 记录I 简 要给 出 各 分 组 的 有 关 属 性 数 据、 试 验 前 后 的V a i.a “ 1 -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A 2 条追加抽样再进行一次检验。 但每一检验分组只 能追加一次， 且追加的样品应经受该分组的全部检验。 J B / 1 8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 5 .4 鉴定批准 试验 ( D组检验) D组检验

19、按表6规定。 表 6 分组检验项目检验方法判据 抽样方案 nc D 2 热循环负载 ( D ) 附录D 高温:7 0 9 C 低温:3 5 循环5 0 0 0次 试后测量: Vc 二 : 1 1 . 1 US L c e s 2 U S L I c e s -2 U S L 6I 6 标志和订货资料 6 . 1 产品上的标志 a ) 产品型号 及质量类别 (1 ) 类; b ) 制造厂名称、代号或商标; c ) 检验批 识别代码。 6 . 2 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

20、。 6 . 3 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。 J B汀8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 附 录 A ( 标准的附录 ) 抽 样 方案 A1 A Q L抽样方案 表 A1 批 量 范 围 N ff ao fn A QL(1 L P) 0 . 400 6 51 . 0I . 5 A ,氏人R .人民A 氏 2 -8 9 -1 5 1 6 -2 5 2 3 5一i 2 6 -5 0 51 -9 0 9 1 - 1 5 0 8 1 3 2 0 今 0 1 卞 0 1 t 上 1 5 1 - 2 8 0 2

21、 8 1 - 5 0 0 5 0 1 - 1 2 0 0 3 2 5 0 8 0 0 I T 1 2 T 土 1 2 土 1 2 2 3 1 2 23 3 4 A 2 追加抽样方案 表 A 2 追加抽样表 样品量 n 合格判定数 人 初次抽样6 89I II 3 I 追加抽样 n 21 21 31 61 8 2 追加数 、 34455 J B / T 8 9 5 1 . 1 一1 9 9 9 附 录B ( 标准的附录 ) I G B T开通能通测通方法 BI目的 在电 阻负载下， 测量I G B T 单脉冲开通能量和 开通耗散功率 B 2 原理电路 图 BI B 3 电路说明和要求 G I :

22、 矩形脉冲 发生器， 其内阻小于R I , 输出 脉冲 的上升时间应小干。 、民 C G . ( C ,_ 是被测器件的 输人电容) : G Z :可调直流电压源; R l :栅极电阻器; R 2 :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; R 3 :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 B 4 测量程序 调节G 1 , G 2 使 集电 极一发射极电 源电压V C C 和 输入脉冲r值V G G M 为规定值， 双踪示波器M t 显示出 集电 极电流I G 和 集电极一发射 极电 压V C 。 的波 形， 如图13

23、2 所示: 则单脉冲开通能量为i 。 与v c : 乘积对时间的积分二 E 。 一 叉 二 VC, dt 式中: E o n- 一 单脉冲开 通能量: i - 集电 极 电 流 瞬 时 值; V C E 一 集电 极一发射极电压 瞬时值; J B/ 1 8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 t !一。 等于0 . 1 l c ( l o o 壳 温下哟时刻: t 2 - - -V ; 等于0 .0 2 V c 。 的时刻。 任一 重复频率f 下的开能 耗散功率P q , 等于 该频率与E o 。 之 乘积飞 Pn = f “ E - i . , Vc t 0 . 1 1 . t , t

24、, 图 B2 B 5 规定条件 a ) 结温为1 2 5 C; b ) 集电极一发射极电 源电 压为。 8 V C E S ; c ) 栅极输人脉冲 幅值为1 5 V ; d ) 开通后的集电极电流 值等于1 0 0 壳温下的电流 额定值; e ) 脉冲重复频率为1 0 k H z ; 幻积分时间t 2 一 t , J B r r 8 9 5 1 . 1 一 1 9 9 9 附 录 C ( 标准的附录) I GB T的电耐久试验方法 C 1 栅极偏压电 耐久试验方法 C1 . 1目的 在规定条件下， 验证器件栅极承受电压的耐 久能 力: C 1 . 2 原理电路 D UT R 1 G V ,

25、( V 图 C1 C 1 .3 电路 说明和要求 G:直流电压源; R 1 : 栅极电阻器; V 1 :直流电压表; S 1 : 双刀双掷换向开关。 C 1 . 4 试验程序 把G 1 电压调节到规定值 ( 推 荐2 0 V) . 通过S 1 不同位置向I G B 丁 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 + 2 0 V偏压. 另一组施加一 2 0 V偏压，保 持器件壳温为1 5 0 C ， 试验持续时间按 规定 经试验后的器件， 检查 IG E S , 若符合 表4 和 表5 ， 则试验通过 C 1 .5 规定条件 a ) 栅极电源 输出电压2 0

26、V ; b ) 管壳温度为1 5 0 , C ; 。 ) 试验 持续时间1 6 8 h 或1 0 0 0 h a C 2 集电极一发射极偏压电耐久试验方法 C 2 . 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 能力二 C 2 .2 原理电路 J B t T 5 9 5 1 . 1 一1 9 9 9 DU 丁 图 C 2 C 2 . 3 电 路说明和要 求 G:可调直流电压源; R 1 :电 流测量电 阻器， 也可用其它任何合适的电流测量仪器; R 2 :集电极负载电阻器; B S :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。 C 2 .

27、4 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 二 C 2 . 5 规定条件 a ) 环境温度1 5 0 0 C ; b ) 集电 极 一 发 射 极 间电 压0 .7 V C e s ; C )试验持续时间为 、 6 8 1; 或 1 0 0 0 b J B f f 8 9 5 1 . 1 一1 9 9 9 附 录 D ( 标准的附录) 热循环负载试验方法 D 1 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 图 Dl D 3 电路说明

28、 和要求 G:可调电流源; R :负载及电流测量电阻器; C T R : 栅极控制单元。 D 4 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I有关的电 特性. 应符合表6 D S 钡定 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 5 0 0 0或 1 0 0 0 0 次。 *草庐

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