IGBT 等功率器件具有稱為"短路耐受時間（SCWT：Short Circuit Withstand Time）"的電氣特性（參數）。通常，在功率元器件處于短路狀態(tài)時，會流過大電流并在短時間內造成元器件損壞，但短路耐受時間意味著在發(fā)生短路時，可以承受而不至于損壞的時間，也稱之為"允許的短路時間"。

功率器件短路，比如 IGBT，是指在集電極和發(fā)射極之間被施加了高電壓（VCC）的狀態(tài)下 IGBT 導通，并且在已導通的 IGBT 中流過很大的集電極電流 IC 的狀態(tài)。這可能是由控制電路故障或某種誤動作引起的。

圖1 短路耐受時間測量用的基本電路和波形示例

圖1是測量短路耐受時間時的基本電路和波形示例。當將 VCC 施加在關斷狀態(tài)的 IGBT 上、通過柵極驅動電路使 IGBT 導通時，電容器中積蓄的電荷會突然流入 IGBT，經過一定時間后會導致IGBT 損壞。到損壞所用的時間因 VCC 電壓、溫度、封裝類型等因素而異，大致為數 μs～數十 μs。在試驗中，通過控制柵極驅動電路并逐漸增加導通時間來確認器件是否損壞， 并重復此操作來測量直到損壞所用的時間?；蛘撸梢酝ㄟ^確認產品在規(guī)定的導通時間內沒有損壞來做出合格與否的判斷。

上圖波形圖中的產品是 ROHM 的 IGBT RGS 系列（圖2為該系列產品之一），最短的短路耐受時間為 8μs。當 IGBT 根據柵極信號導通（短路）時，會流過集電極電流；當它在 13.5μs 后根據柵極信號關斷時，集電極電流被切斷，這個 IGBT 并沒有損壞， 這證明在這個測試條件下，這款 IGBT 能夠承受 13.5μs 的短路時間。當然，8μs 的保證值是有余量的。集電極電壓在短路和關斷后會在短時間內下降和上升，這取決于電容器到 IGTB 的集電極引腳之間的寄生電感的充電和放電，之后集電極電壓會恢復至 VCC。受發(fā)熱的影響，集電極電流會隨著時間的經過而減少。

圖2 羅姆RGS60TS65HR，車載用溝槽式場截止型 IGBT

如果在短路過程中 IGBT 損壞，基本上初期會發(fā)生短路故障，所以電流會幾乎沒有限制地持續(xù)流過 IGBT，集電極電壓=VCC 將下降到幾乎接地水平。當然，即使向柵極發(fā)送關斷信號，也不會關斷 IGBT 并切斷集電極電流。在試驗或評估過程中 IGBT 損壞的情況下，如果不及時切斷電流，可能會因過電流而發(fā)熱，甚至冒煙，在某些情況下還可能會起火，非常危險。因此，必須采取足夠的安全對策，比如為 VCC（電源）設置適當的電流限制。

短路耐受時間是保護功率器件、外圍電路和所連接元器件的重要參數。使用功率器件的電路中通常都配有針對過電流等風險的保護電路。當功率器件處于短路狀態(tài)時，保護電路會檢測出這種狀態(tài)并執(zhí)行保護工作，但是從檢測出來到啟動保護工作之間需要 MCU 系統(tǒng)處理等時間，如果這個時間足夠長，就可以進行切實可靠的處理。也就是說，短路耐受時間是確保系統(tǒng)保護功能啟動所需的時間，該時 間越長，系統(tǒng)處理的余量就越大，從而有助于提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。

此外，短路耐受時間越長越有優(yōu)勢，但保證值會因制造商和產品系列而異。比如前面提到的 RGS 系列 IGBT ，保證值為 8μs（最小值），而另一個 RGT 系列的保證值則為 5μs（最小值）。另外，由于 VCC 和溫度條件各不相同，因此不僅要確認值，還要確認條件，這點也很重要。

綜上所述，短路耐受時間是一項重要的參數，但并非所有的功率器件都會提供或保證該值。根據等級和應用的不同，有些產品沒有提供，有些提供了但只是典型值（Typ.），并不是保證值，還有些則明確提供了保證值，所以在使用前需要確認技術規(guī)格書。

文章來源：艾邦半導體