IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為電力電子領(lǐng)域中至關(guān)重要的功率半導(dǎo)體器件，在各類電力轉(zhuǎn)換和控制應(yīng)用中發(fā)揮著作用。然而，IGBT 元件在實際運行過程中，面臨著短路和過電壓等嚴峻問題的挑戰(zhàn)，這些問題可能會嚴重影響其性能和可靠性，甚至導(dǎo)致元件損壞。因此，對 IGBT 元件的短路和過電壓保護進行深入研究具有重要的現(xiàn)實意義。

有關(guān)短路和過電壓保護的流程圖如下：

在沒有附加保護裝置的情況下，10μs 短路 SOA 操作存在一定風(fēng)險。由于元件破壞、控制電路異常（空載時間不足）、相間短路以及接地等不同原因，都會引發(fā)短路電流。以下分別是不同情況引起的短路電流范例：

當(dāng)短路電流關(guān)斷時，會出現(xiàn) C - E 間過電壓的情況，如下圖所示：

相間（負載）短路時，會有非常大的電流流動，其電流值由電源電容器的 ESR 和 IGBT 的增益決定。一旦發(fā)生短路，功率會大幅度劇增，如果不能在 10μs 以內(nèi)關(guān)斷，IGBT 就會損壞。同時，還會產(chǎn)生浪涌電壓，其電壓值為集電極及發(fā)射極分布電感 Ls 與 - di/dt 之積。例如，即使 Ls 為 0.1μH，如果 - di/dt 為 2,000A/μs，此電壓將達到 200V。為了降低 - di/dt，需要緩慢地關(guān)斷 IGBT（軟關(guān)斷），并且在配線時應(yīng)盡可能讓殘留電感，以減少過電壓的影響。

另外，IGBT 從飽和狀態(tài)向不飽和狀態(tài)移動時，集電極的電位上升，門極也會由于反向傳輸電容而導(dǎo)致門極電位上升。這不僅會進一步增強集電極電流，還存在導(dǎo)致門極破壞的危險。因此，建議在門極 - 發(fā)射極之間加入穩(wěn)壓二極管和電阻，以保護門極。具體情況如下圖所示：

綜上所述，IGBT 元件的短路和過電壓保護是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的問題，需要從多個方面進行綜合考慮和處理，以確保 IGBT 元件在各種工況下都能穩(wěn)定可靠地運行。