
Transistors bipolaires à grille isolée (IGBT)
Semi-conducteurs dispositifs – Discrets dispositifs –
Partie 9 : à grille isolée bipolaires transistors(IGBT)
Dispositifs à semi-conducteurs – Dispositifsdiscrets –
Partie 9 : Transistors bipolaires à grille isolée(IGBT)
SEMICONDUCTOR DEVICE–DISCRETE DEVICES –
Part 9: Insulated-gate bipolar transistors(IGBTs)
AVANT-PROPOS
1) La Commission électrotechnique internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation qui regroupe l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux IEC). L’IEC a pour objet de favoriser la coopération internationale sur toutes les questions de normalisation dans les domaines de l’électricité et de l’électronique. À cette fin, et en plus d’autres activités, l’IEC publie des Normes internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications disponibles au public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés les « Publications IEC »). Leur élaboration est confiée à des comités techniques ; tout Comité national IEC intéressé par le sujet traité peut participer à ce travail préparatoire. Des organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales en liaison avec l’IEC participent également à cette préparation. L’IEC collabore étroitement avec l’Organisation internationale de normalisation (ISO), conformément aux conditions définies par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions formelles ou accords de l’IEC sur les questions techniques expriment, dans la mesure du possible, un consensus international d’opinion sur les sujets concernés, chaque comité technique étant représenté par l’ensemble des Comités nationaux IEC intéressés.
3) Les Publications IEC ont la forme de recommandations pour une utilisation internationale et sont acceptées en tant que telles par les Comités nationaux IEC. Bien que tous les efforts raisonnables soient déployés pour garantir l’exactitude du contenu technique des Publications IEC, l’IEC ne peut être tenue responsable de la manière dont elles sont utilisées ni de toute mauvaise interprétation par un utilisateur final quelconque.
4) Afin de promouvoir l’uniformité internationale, les Comités nationaux IEC s’engagent à appliquer les Publications IEC de manière transparente dans la plus large mesure possible dans leurs publications nationales et régionales. Toute divergence entre une Publication IEC et la publication nationale ou régionale correspondante doit être clairement indiquée dans cette dernière.
5) L’IEC ne prévoit aucune procédure de marquage indiquant son approbation et ne peut être tenue responsable d’un équipement déclaré conforme à une Publication IEC.
6) Tous les utilisateurs devraient s’assurer qu’ils disposent de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne saurait incomber à l’IEC ou à ses administrateurs, employés, préposés ou agents, y compris les experts individuels et les membres de ses comités techniques et des Comités nationaux IEC, pour tout dommage corporel, matériel ou tout autre dommage de quelque nature que ce soit, direct ou indirect, ni pour les frais (y compris les honoraires d’avocat) et dépenses résultant de la publication, de l’utilisation ou de la confiance accordée à cette Publication IEC ou à toute autre Publication IEC.
8) L’attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L’utilisation des publications de référence est indispensable à la bonne application de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains éléments de cette Publication IEC peuvent faire l’objet de droits de brevet. L’IEC ne saurait être tenue responsable de l’identification de tout ou partie de ces droits de brevet.
La Norme internationale IEC 60747-9 a été élaborée par le sous-comité 47E : Dispositifs semi-conducteurs discrets, du comité technique 47 de l’IEC : Dispositifs semi-conducteurs.
Cette deuxième édition de l’IEC 60747-9 annule et remplace la première édition (1998) ainsi que son amendement 1 (2001).
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont indiquées ci-dessous.
a) L’article 3 a été modifié par l’ajout de termes qui devraient être inclus.
b) Les articles 4 et 5 ont été modifiés par des ajouts et des suppressions appropriés qui devraient être inclus.
c) Les articles 6 et 7 de l’Amendement 1 ont été regroupés dans l’article 6 avec des ajouts et des corrections appropriés qui devraient être inclus.
d) Le point 8 de l’Amendement 1 a été renuméroté en point 7. Cette norme doit être lue conjointement avec l’IEC 60747-1.
Le texte de cette norme est հիմնé sur les documents suivants :
FDIS | Report on voting |
47E/333/FDIS | 47E/341/RVD |
L’ensemble des informations sur le vote relatif à l’approbation de cette norme figure dans le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus.
La présente publication a été rédigée conformément aux Directives ISO/CEI, partie 2.
Une liste de toutes les parties de la série IEC 600747, sous le titre général :Semiconductor devices – Discrete devices , peut être consultée sur le site web de l’IEC.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication restera inchangé jusqu’à la date de résultat de maintenance indiquée sur le site web de l’IEC sous « http://webstore.iec.ch » dans les données relatives à la publication concernée. À cette date, la publication sera
• reconfirmée,
• retirée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• modifiée.
SEMICONDUCTORDEVICES –
DISCRETEDEVICES –
Part 9: Insulated-gate bipolartransistors (IGBTs)
1 Scope
La présente partie de l’IEC 60747 fournit des normes particulières aux produits concernant la terminologie, les symboles littéraux, les valeurs assignées essentielles et les caractéristiques, la vérification des valeurs assignées et les méthodes de mesure des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT).
2 Normative references
Les documents de référence suivants sont indispensables à l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris tous amendements) s’applique.
IEC 60747-1:2006,Semiconductor devices – Part 1:General
IEC 60747-2,Semiconductor devices – Discretedevices et intexrated circuits – Part 2: Rectifierdiodes
IEC 60747-6, Semiconductor devices – Part 6:Thyristors
IEC 61340 (toutes les parties), Electrostatics
3 Terms et definitions
Aux fins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1 Graphical symbol of IGBT
Le symbole graphique représenté ci-dessous est utilisé dans la présente édition de l’IEC 60747-9.
Symbole graphique
NOTE Seul le symbole graphique de l’IGBT à canal N est utilisé dans la présente norme. Il s’applique également à la mesure des dispositifs à canal P. Dans le cas des dispositifs à canal P, la polarité doit être adaptée.
3.2 General terms
3.2.1
insulated-gate bipolar transistor
IGBT
transistor comportant un canal de conduction et une jonction PN. Le courant circulant dans le canal et la jonction est contrôlé par un champ électrique résultant d’une tension appliquée entre les bornes grille et émetteur
Voir CEM 521-04-05.
NOTE Avec une tension collecteur-émetteur appliquée, la jonction PN est polarisée en direct.
3.2.2
N-channel IGBT
IGBT comportant un ou plusieurs canaux de conduction de type N
Voir CEM 521-05-06.
3.2.3
P-channel IGBT
IGBT comportant un ou plusieurs canaux de conduction de type P
Voir CEM 521-04-05.
3.2.4
collector current (of an IGBT)
Ic
courant continu commuté (commandé) par l’IGBT
3.2.5
collector terminal, collector (of an IGBT)
C
pour un IGBT à canal N (à canal P), la borne vers laquelle le courant collecteur circule depuis le circuit extérieur
Voir CEM 521-07-05 et CEM 521-05-02.
3.2.6
emitter terminal, emitter (of an IGBT)
E
pour un IGBT à canal N (à canal P), la borne depuis laquelle le courant collecteur circule vers le circuit extérieur
Voir CEM 521-07-04.
3.2.7
gate terminal, gate (of an IGBT)
G
borne à laquelle une tension est appliquée par rapport à la borne émetteur afin de commander le courant collecteur
Voir CEM 521-07-09.
3.3 Terms related to ratings and characteristics; voltagesand currents
3.3.1
collector-emitter (d.c.) voltage
tension entre collecteur et émetteur
3.3.2
collector-emitter voltage with gate-emitter short-circuited
VCES
tension collecteur-émetteur pour laquelle le courant de collecteur a une faible valeur absolue spécifiée, l’émetteur de grille étant court-circuité
3.3.3
collector-emitter sustaining voltage
VCE*sus
tension de claquage collecteur-émetteur à des valeurs relativement élevées du courant de collecteur, pour laquelle la tension de claquage est relativement insensible aux variations du courant de collecteur, pour une terminaison spécifiée entre les bornes grille et émetteur
NOTE 1 La terminaison spécifiée entre les bornes grille et émetteur est indiquée dans le symbole littéral par le troisième indice `*` ; voir 4.1.2 de l’IEC 60747-7.
NOTE 2 Si nécessaire, un qualificatif approprié est ajouté au terme de base pour indiquer une terminaison particulière entre les bornes grille et émetteur.
Exemple : tension de maintien collecteur-émetteur avec bornes grille et émetteur court-circuitéesVCESsus . NOTE 3 Le terme de base peut être abrégé si le sens est clair d’après le symbole littéral utilisé. Exemple : tension de maintien collecteur-émetteurVCERsus .
NOTE 4 Ce terme est important pour les dispositifs haute tension, par exemple de plus de 4 kV.
3.3.4
collector-emitter breakdown voltage
V(BR)CES
tension entre collecteur et émetteur au-dessus de laquelle le courant de collecteur augmente brusquement, l’émetteur étant court-circuité
Voir IEV 521-05-06.
3.3.5
collector-emittersaturation voltage
VCEsat
3.3.6
gate-emitter (d.c.) voltage
tension entre grille et émetteur
3.3.7
gate-collector (d.c.) voltage
tension entre grille et collecteur
3.3.8
gate-emitter threshold voltage
VGE(th)
tension grille-émetteur pour laquelle le courant de collecteur a une faible valeur absolue spécifiée
3.3.9
electrostatic discharge voltage
tension qui peut être appliquée à la borne de grille sans destruction de la couche d’isolation
Voir IEV 521-05-27
3.3.10
collector cut-off current
courant de collecteur à une tension collecteur-émetteur donnée, inférieure à la région de claquage, et à l’état bloqué de la grille
3.3.11
collector current
courant dans le collecteur
3.3.12
tail current
ICZ
courant de collecteur pendant le temps de traînage
3.3.13
gate leakage current
IGES
courant de fuite dans la borne de grille à une tension grille-émetteur spécifiée, la borne collecteur étant court-circuitée à la borne émetteur
3.3.14
safe operating area
SOA
courant de collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur, pour lequel l’IGBT peut s’allumer et s’éteindre sans défaillance
3.3.14.1
forward bias safe operating area
FBSOA
courant de collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur, pour lequel l’IGBT peut s’allumer et rester à l’état passant sans défaillance
3.3.14.2
reverse bias safe operating area
RBSOA
courant collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur, lorsque l’IGBT peut s’éteindre sans défaillance
3.3.14.3
short circuit safe operating area
SCSOA
durée du court-circuit et tension collecteur-émetteur, lorsque l’IGBT peut s’allumer et s’éteindre sans défaillance
3.4 Terms related to ratings and characteristics; othercharacteristics
3.4.1
input capacitance
Cies
3.4.2
output capacitance
Coes
capacitance entre les bornes collecteur et émetteur, la borne de grille étant court-circuitée avec la borne émetteur pour le c.a.
3.4.3
reverse transfer capacitance
Cres
capacitance entre les bornes collecteur et grille
3.4.4
gate charge
QG
charge nécessaire pour faire passer la tension grille-émetteur d’un niveau bas spécifié à un niveau haut spécifié
3.4.5
internal gate resistance
rg
résistance série interne
3.4.6
turn-on energy (per pulse)
Eon
énergie dissipée à l’intérieur de l’IGBT pendant l’allumage d’une impulsion unique de courant collecteur
NOTE L’énergie dissipée correspondante à l’allumage dans des conditions d’impulsions périodiques s’obtient en multipliantEà l’allumage
par la fréquence des impulsions.
3.4.7
turn-off energy (per pulse)
Eoff
énergie dissipée à l’intérieur de l’IGBT pendant le temps d’extinction plus le temps de traîne d’une impulsion unique de courant collecteur
NOTE La puissance dissipée correspondante à l’extinction dans des conditions d’impulsions périodiques s’obtient en multipliantEà l’extinction
par la fréquence des impulsions.
3.4.8
turn-on delay time
td(on) , td
NOTE En général, le temps est mesuré entre des points correspondant à 10 % des amplitudes des impulsions d’entrée et de sortie
d’amplitude.
3.4.9
rise time
tr
intervalle de temps entre les instants auxquels la montée du courant collecteur atteint respectivement les limites inférieure et supérieure spécifiées, lorsque l’IGBT passe de l’état bloqué à l’état passant
NOTE En général, les limites inférieure et supérieure sont de 10 % et 90 % de l’amplitude de l’impulsion.
3.4.10
turn-on time
ton
somme du temps de retard à l’allumage et du temps de montée
3.4.11
turn-off delay time
td(off) , ts
intervalle de temps entre la fin de l’impulsion de tension appliquée aux bornes d’entrée qui maintenait l’IGBT à l’état passant et le début de la chute du courant collecteur lorsque l’IGBT passe de l’état passant à l’état bloqué
NOTE En général, le temps est mesuré entre des points correspondant à 90 % des amplitudes des impulsions d’entrée et de sortie.
3.4.12
fall time
tf
intervalle de temps entre les instants auxquels la chute du courant collecteur atteint respectivement les limites supérieure et inférieure spécifiées, lorsque l’IGBT passe de l’état passant à l’état bloqué
NOTE En général, les limites supérieure et inférieure sont de 90 % et 10 % de l’amplitude de l’impulsion.
3.4.13
turn-off time
toff
somme du temps de retard à l’extinction et du temps de descente
3.4.14
tail time
tz
intervalle de temps entre la fin du temps d’extinction et l’instant auquel le courant collecteur a chuté à 2 % ou à une valeur spécifiée inférieure
4 Letter symbols
4.1 General
Les symboles littéraux généraux des IGBT sont définis au paragraphe 4 de la CEI 60747-1.
4.2 Additional general subscripts
C,c collecteur
E,e émetteur
G,g grille
sat saturation
th seuil
Z,z queue
S terminaison par court-circuit
R terminaison par résistance
X terminaison avec tension grille-émetteur spécifiée
sus maintien
4.3 List of letter symbols
Name etdesignation | Lettersymbol |
4.3.1 Voltages | |
Collector-emitter voltage | VCE |
Collector-emitter voltage, gate-emitter short-circuited | VCES |
Collector-emitter sustaining voltage | VCE*sus |
Collector-emitter breakdown voltage,gate-emitter short-circuited | V(BR)CES |
Collector-emitter saturation voltage | VCEsat |
Gate-emitter voltage | VGE |
Gate-emitter voltage, collector-emitter short-circuited | VGES |
Gate-emitter threshold voltage | VGE(th) |
Collector-gate voltage, gate-emitter resistance specified | VCGR |
4.3.2 Currents | |
Collector current | IC |
Peak collector current | ICM |
Repetitive peak collector current | ICRM |
Collector-emitter cut-off current, gate-emitter short-circuited | ICES |
Tail current | ICZ |
Gate current | IG |
Gate leakage current, collector-emittershort-circuited | IGES |
4.3.3 Other electrical magnitudes | |
Input capacitance | Cies |
Output capacitance |
|
Reverse transfer capacitance |
|
Gate charge | QG |
Internal gate resistance | rg |
Turn-on power dissipation |
|
Turn-on energy |
|
Turn-off power dissipation | Poff |
Turn-off energy | Eoff |
Conducting state power dissipation | Pcond |
Conducting state energy | Econd |
Total power dissipation | Ptot |
4.3.4 Time | |
Tail time | tz |
4.3.5 Lermal magnitudes | |
Thermal resistance junction tochautsink | Rth(j-c) |
Transient thermal impédance junctionto chautsink | Zth(j-c) |
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