要实现“十一五”规划中提出的“单位国内生产总值能源消耗比‘十五’期末降低20%左右”的目标，关键是要有效降低工业生产过程中那些大电流和高电压应用的功耗，如交流电机控制、逆变器、继电器、开关电源、变频器、工业传动装置、机车与列车用电源以及供暖系统传动装置等工业自动化应用的能耗。
所有这些交流控制应用都需要能够产生大电流和高电压的核心功率器件，作为新型电力电子器件的代表，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)越来越受到业界的重视。
IGBT结合功率MOSFET的工艺技术，将功率MOSFET和功率管GTR集成在同一个芯片中。该器件具有开关频率高、输入阻抗较大、热稳定性好、驱动电路简单、低饱和电压及大电流等特性，被作为功率器件广泛应用于工业控制、电力电子系统等领域(例如：伺服电机的调速、变频电源)。为使我们设计的系统能够更安全、更可靠的工作，对IGBT的保护显得尤为重要。
1. 集电极过电压、过电流防护
以IGBT变频调速电源主电路为例(图1)。
图1:传统保护模式
在集电极和发射极之间并接RC滤波电路，可有效地抑制关断过电压和开关损耗。但在实际应用中，由于DC电源前端的浪涌突波会使集电极过电压，并使RC滤波电路部分的抑制效果生效，IGBT通常都会被击穿或者短路。另外，在电机起动时，由于起动时的大电流，在主线路中分布的电感亦会造成较大程度的感应过电压，使IGBT损坏。同时，电机励磁造成的感应电动势，对电路的破坏也相当地大--工程师们经常没有考虑到这一点。
针对上述情况，浪涌突波部分可以用防雷电路进行防护(图2)。瞬雷电子开发的蓝宝宝浪涌抑制器(BPSS)，在雷击方面既具有极大的过电流能力，又具有极低的残压。同时，针对电机部分，参照ISO7637的相关标准，该产品完全可以使用。而使用其他器件则不能同时达到上述两种情况。具体问题有：压敏电阻在ISO7637的长波(P5A)中容易失效，并且不宜长期使用;陶瓷放电管不能直接用于有源电路中，常因续流问题导致电路短路，并且抑制电压过高。
图2 新型电路保护模式
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2.栅极过电压、过电流防护
传统保护模式：防护方案防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏IGBT--可在G极和E极之间设置一些保护元件，如下图的电阻RGE的作用，是使栅极积累电荷泄放(其阻值可取5kΩ);两个反向串联的稳压二极管V1和V2,是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT.另外，还有实现控制电路部分与被驱动的IGBT之间的隔离设计，以及设计适合栅极的驱动脉冲电路等。然而即使这样，在实际使用的工业环境中，以上方案仍然具有比较高的产品失效率--有时甚至会超出5%.相关的实验数据和研究表明：这和瞬态浪涌、静电及高频电子干扰有着紧密的关系，而稳压管在此的响应时间和耐电流能力远远不足，从而导致IGBT过热而损坏。
新型保护模式：将传统的稳压管改为新型的瞬态抑制二极管(TVS)。一般栅极驱动电压约为15V,可以选型SMBJ15CA.该产品可以通过IEC61000-4-5浪涌测试10/700US 6kV.
TVS反应速度极快(达PS级)，通流能力远超 稳压二极管(可达上千安培)，同时，TVS对静电具有非常好的抑制效果。该产品可以通过 IEC61000-4-2接触放电8kV和空气放电15kV的放电测试。
将传统电阻RG变更为正温度系数(PPTC)保险丝。它既具有电阻的效果，又对温度比较敏感。当内部电流增加时，其阻抗也在增加，从而对过流具有非常好的抑制效果。
图3:传统保护模式和新型保护模式电路对比
IGBT失效场合
来自系统内部，如电力系统分布的杂散电感、电机感应电动势、负载突变都会引起过电压和过电流;来自系统外部，如电网波动、电力线感应、浪涌等。归根结底，IGBT失效主要是由集电极和发射极的过压/过流和栅极的过压/过流引起。
IGBT失效机理
IGBT由于上述原因发生短路，将产生很大的瞬态电流--在关断时电流变化率di/dt过大。漏感及引线电感的存在，将导致IGBT集电极过电压，而在器件内部产生擎住效应，使IGBT锁定失效。同时，较高的过电压会使IGBT击穿。IGBT由于上述原因进入放大区， 使管子开关损耗增大。
IGBT传统防失效机理
尽量减少主电路的布线电感量和电容量，以此来减小关断过电压;在集电极和发射极之间，放置续流二极管，并接RC电路和RCD电路等;在栅极，根据电路容量合理选择串接阻抗，并接稳压二极管防止栅极过电压。
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