IEC 60747-9:1998/AMD1:2001

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60747-9
INTERNATIONAL
STANDARD
AMENDEMENT 1
AMENDMENT 1
2001-08
Amendement 1
Dispositifs à semiconducteurs –
Partie 9:
Transistors bipolaires à grille isolée (IGBT)
Amendment 1
Semiconductor devices –
Part 9:
Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)

 IEC 2001 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http://www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
W
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

AVANT-PROPOS
Le présent amendement a été établi par le sous-comité 47E: Dispositifs discrets à semi-

conducteurs, du comité d'études 47 de la CEI: Dispositifs à semiconducteurs.

Le texte de cet amendement est issu des documents suivants:

FDIS Rapport de vote
47E/194/FDIS 47E/198/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cet amendement.
Le comité a décidé que le contenu de la publication de base et de ses amendements ne sera
pas modifié avant 2002. A cette date, la publication sera
reconduite;
supprimée;
remplacée par une édition révisée, ou
amendée.
_____________
Page 2
SOMMAIRE
Remplacer la page de sommaire par la page suivante:
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
INTRODUCTION
Articles
1 Domaine d'application
2Références normatives
3Définitions
3.1 Termes généraux
3.2 Termes relatifs aux valeurs limites et aux caractéristiques; tensions et courants
3.3 Termes relatifs aux valeurs limites et caractéristiques; autres caractéristiques
4 Symboles littéraux
4.1 Généralités
4.2 Autres indices généraux
4.3 Liste des symboles littéraux
4.3.1 Tensions
4.3.2 Courants
4.3.3 Autres grandeurs électriques
4.3.4 Amplitudes thermiques
4.3.5 Temps
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 3 –

FOREWORD
This amendment has been prepared by subcommittee 47E: Discrete semiconductor devices,

of IEC technical committee 47: Semiconductor devices.

The text of this amendment is based on the following documents:

FDIS Report on voting
47E/194/FDIS 47E/198/RVD
Full information on the voting for the approval of this amendment can be found in the report
on voting indicated in the above table.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until 2002. At this date, the publication will be
reconfirmed;
withdrawn;
replaced by a revised edition, or
amended.
_____________
Page 3
CONTENTS
Replace the contents page by the following:
CONTENTS
FOREWORD
INTRODUCTION
Clause
1Scope
2 Normative references
3 Definitions
3.1 General terms
3.2 Terms related to ratings and characteristics; voltages and currents
3.3 Terms related to ratings and characteristics; other characteristics
4 Letter symbols
4.1 General
4.2 Additional general subscripts
4.3 List of letter symbols
4.3.1 Voltages
4.3.2 Currents
4.3.3 Other electrical magnitudes
4.3.4 Thermal magnitudes
4.3.5 Times
– 4 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

5 Valeurs limites et caractéristiques essentielles

5.1 Généralités
5.1.1 Méthodes de spécification

5.1.2 Températures recommandées

5.2 Conditions pour les valeurs limites

5.2.1 Transistors bipolaires à grille isolée à température ambiante spécifiée

5.2.2 Transistors bipolaires à grille isolée à température de boîtier spécifiée

5.3 Valeurs limites
5.3.1 Tension collecteur-émetteur avec tension grille-émetteur nulle (V )
CES
5.3.2 Tension grille-émetteur avec tension collecteur-émetteur nulle (V )
GES
5.3.3 Courant (continu) de collecteur (I )
C
5.3.4 Courant collecteur de pointe répétitif (I )
CRM
5.3.5 Courant collecteur de pointe non répétitif (I )
CSM
5.3.6 Zone de fonctionnement de sécurité
5.3.7 Dissipation totale de puissance (P )
tot
5.3.8 Température virtuelle de jonction (T )
vj
5.3.9 Température de boîtier (T ) (pour les transistors bipolaires à grille isolée
c
à température de boîtier spécifiée)
5.3.10 Température de stockage (T )
stg
5.3.11 Force de fixation (F)
5.3.12 Tension de maintien collecteur-émetteur (V )
CE*sus
5.3.13 Aire de sécurité en inverse (RBSOA)
5.3.14 Aire de sécurité en court-circuit (SCSOA)
5.3.15 Tension de décharge électrostatique spécifiée
5.4 Caractéristiques
5.4.1 Tension de claquage collecteur(-émetteur) avec tension grille-émetteur nulle
(V )
(BR)CES
5.4.2 Tension de saturation collecteur(-émetteur) (V )
CE(sat)
5.4.3 Tension de seuil grille-émetteur (V )
GE(TO)
5.4.4 Courant collecteur résiduel (I )
CES
5.4.5 Courant de fuite de grille (I )
GES
5.4.6 Dissipation d'énergie à l'établissement (par impulsion) (E )
on
5.4.7 Dissipation d'énergie à la coupure(par impulsion) (E )
off
5.4.8 Capacités
5.4.9 Charge de grille (Q )
ge
5.4.10 Temps de commutation
5.4.11 Résistance thermique jonction-boîtier (R )
th(j-c)
5.4.12 Résistance thermique jonction-ambiante (R )
th(j-a)
5.4.13 Impédance thermique transitoire jonction-boîtier (Z )
th(j-c)
5.4.14 Impédance thermique transitoire jonction-ambiante (Z )
th(j-a)
5.4.15 Impédance thermique jonction-boîtier dans des conditions d'impulsion (Z )
th(j-c)p
5.4.16 Impédance thermique jonction-ambiante dans des conditions d'impulsion (Z )
th(j-a)p
5.4.17 Caractéristiques mécaniques et autres données
6Méthodes d'essai
6.1 Généralités
6.2 Méthodes d'essai
6.2.1 Tension de maintien collecteur-émetteur (V )
CE*sus
6.2.2 Tensions collecteur-émetteur (V , V , V )
CES CER CEX
6.2.3 Tension grille-émetteur (±V )
GES
6.2.4 Aire de sécurité en inverse (RBSOA)
6.2.5 Aire de sécurité en court-circuit
6.2.6 Tension de décharge électrostatique
6.2.7 Courant collecteur
7Méthodes de mesure de référence
7.1 Généralités
7.1.1 Précautions générales
7.1.2 Précautions de manipulation
7.1.3 Symbole graphique des transistors bipolaires à grille isolée

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 5 –

5 Essential ratings and characteristics

5.1 General
5.1.1 Rating methods
5.1.2 Recommended temperatures

5.2 Rating conditions
5.2.1 Ambient-rated IGBTs
5.2.2 Case-rated IGBTs
5.3 Ratings (limiting values)
5.3.1 Collector-emitter voltage with gate-emitter short-circuited (V )
CES
5.3.2 Gate-emitter voltage with collector-emitter short-circuited (V )
GES
5.3.3 (Continuous) collector (direct) current (I )
C
5.3.4 Repetitive peak collector current (I )
CRM
5.3.5 Non-repetitive peak collector current (I )
CSM
5.3.6 Safe operating area
5.3.7 Total power dissipation (P )
tot
5.3.8 Virtual junction temperature (T )
vj
5.3.9 Case temperature (T ) (for case-rated IGBTs)
c
5.3.10 Storage temperature (T )
stg
5.3.11 Mounting force (F)
5.3.12 Collector-emitter sustaining voltage (V )
CE*sus
5.3.13 Reverse biased safe operating area (RBSOA)
5.3.14 Short-circuit safe operating area (SCSOA)
5.3.15 Rated electrostatic discharge voltage
5.4 Characteristics
5.4.1 Collector(-emitter) breakdown voltage with gate-emitter short-circuited (V )
(BR)CES
5.4.2 Collector(-emitter) saturation voltage (V )
CE(sat)
5.4.3 Gate-emitter threshold voltage (V )
GE(TO)
5.4.4 Collector cut-off current (I )
CES
5.4.5 Gate leakage current (I )
GES
5.4.6 Turn-on energy (per pulse) (E )
on
5.4.7 Turn-off energy (per pulse) (E )
off
5.4.8 Capacitances
5.4.9 Gate charge (Q )
ge
5.4.10 Switching times
5.4.11 Thermal resistance junction to case (R )
th(j-c)
5.4.12 Thermal resistance junction to ambient (R )
th(j-a)
5.4.13 Transient thermal impedance junction to case (Z )
th(j-c)
5.4.14 Transient thermal impedance junction to ambient (Z )
th(j-a)
5.4.15 Thermal impedance junction to case under pulse conditions (Z )
th(j-c)p
5.4.16 Thermal impedance junction to ambient under pulse conditions (Z )
th(j-a)p
5.4.17 Mechanical characteristics and other data
6 Methods of testing
6.1 General
6.2 Test methods
6.2.1 Collector-emitter sustaining voltage (V )
CE*sus
6.2.2 Collector-emitter voltages (V , V , V )
CES CER CEX
6.2.3 Gate-emitter voltage (±V )
GES
6.2.4 Reverse biased safe operating area (RBSOA)
6.2.5 Short-circuit safe operating area
6.2.6 Electrostatic discharge voltage
6.2.7 Collector current
7 Methods of measurement
7.1 General
7.1.1 General precautions
7.1.2 Handling precautions
7.1.3 Graphical symbol of IGBT

– 6 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

7.2 Méthodes de mesure
7.2.1 Tension de seuil grille-émetteur (V )
GE(TO)
7.2.2 Courant de fuite de grille (I )
GES
7.2.3 Dissipation de puissance à l'établissement (P ), dissipation d'énergie
on
à l'établissement (par impulsion) (E )
on
7.2.4 Dissipation de puissance à la coupure (P ), dissipation d'énergie
off
à la coupure (E )
off
7.2.5 Temps total d'établissement (t ), temps de retard à l'établissement (t ),
on d(on)
temps de croissance (t )
r
7.2.6 Temps total de coupure (t ), temps de retard à la coupure (t ), temps
off d(off)
de décroissance (t )
f
7.2.7 Résistance thermique jonction-boîtier R ) et impédance thermique
th(j-c)
transitoire jonction-boîtier (Z )
th(j-c)
7.2.8 Tension de saturation collecteur-émetteur (V )
CEsat
7.2.9 Courant résiduel collecteur-émetteur (I , I , I )
CES CER CEX
7.2.10 Temps de commmutation (t , t t ) et énergie de commutation (E )
don r, on on
7.2.11 Capacité d'entrée (C )
ies
7.2.12 Capacité de sortie (C )
oes
7.2.13 Capacité de transfert inverse (C )
res
8Réception et fiabilité
8.1 Exigences générales
8.2 Exigences spécifiques
8.2.1 Liste des essais d'endurance
8.2.2 Conditions pour les essais d'endurance
8.2.3 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance
pour les essais de réception
8.2.4 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance
pour les essais de fiabilité
8.2.5 Procédure à suivre en cas d'erreur d'essai
8.2.6 Essais d'endurance et méthodes d'essais
8.3 Essais de type et essais individuels
8.3.1 Essais de type
8.3.2 Essais individuels
8.3.3 Méthodes de mesure et méthodes d'essais
Annexe A (normative) Méthode de mesure de la tension de claquage collecteur-émetteur
Annexe B (normative) Mesure du temps de commutation sur charge inductive dans
des conditions spécifiées
Annexe C (normative) Aire de sécurité en direct (FBSOA)
Annexe D (informative) Rupture du boîtier

Page 8
2 Référence normatives
Insérer, dans la liste existante, le titre de la norme suivante:
CEI 60747-7:2000, Dispositifs discrets et circuits intégrés à semiconducteurs – Partie 7:
Transistors bipolaires
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 7 –

7.2 Measuring methods
7.2.1 Gate-emitter threshold voltage (V )
GE(TO)
7.2.2 Gate leakage current (I )
GES
7.2.3 Turn-on power dissipation (P ), turn-on energy (per pulse) (E )
on on
7.2.4 Turn-off power dissipation (P ), turn-off energy (per pulse) (E )
off off
7.2.5 Turn-on time (t ), turn-on delay time (t ), rise time (t )
on d(on) r
7.2.6 Turn-off time (t ), turn-off delay time (t ), fall time (t )
off d(off) f
7.2.7 Thermal resistance junction to case (R ) and transient thermal impedance
th(j-c)
junction to case (Z )
th(j-c)
7.2.8 Collector-emitter saturation voltage (V )
CEsat
7.2.9 Collector-emitter cut-off current (I , I , I )
CES CER CEX
7.2.10 Turn-on intervals (t , t , t ) and turn-on energy (E )
don r on on
7.2.11 Input capacitance (C )
ies
7.2.12 Output capacitance (C )
oes
7.2.13 Reverse transfer capacitance (C )
res
8 Acceptance and reliability
8.1 General requirements
8.2 Specific requirements
8.2.1 List of endurance tests
8.2.2 Conditions for endurance tests
8.2.3 Failure-defining characteristics and failure criteria for acceptance tests
8.2.4 Failure-defining characteristics and failure criteria for reliability tests
8.2.5 Procedure in case of a testing error
8.2.6 Endurance tests and test methods
8.3 Type tests and routine tests
8.3.1 Type tests
8.3.2 Routine tests
8.3.3 Measuring and test methods
Annex A (normative) Measuring method for collector-emitter breakdown voltage
Annex B (normative) Measuring method for inductive load turn-off current under specified
conditions
Annex C (normative) Forward biased safe operating area (FBSOA)
Annex D (informative) Case rupture
Page 9
2 Normative references
Insert, in the existing list, the title of the following standard:

IEC 60747-7:2000, Semiconductor discrete devices and integrated circuits – Part 7: Bipolar
transistors
– 8 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

3.2 Termes relatifs aux valeurs limites et aux caractéristiques; tensions et courants

Ajouter les nouvelles définitions suivantes:

3.2.7
tension collecteur(-émetteur) avec grille et émetteur court-circuités (V )
CES
tension collecteur-émetteur pour laquelle le courant collecteur a une faible valeur (absolue)
spécifiée, la grille et l'émetteur étant court-circuités

3.2.8
tension de maintien collecteur-émetteur (V )

CE*sus
tension de claquage collecteur-émetteur à courant collecteur relativement élevé pour laquelle
la tension de claquage est relativement insensible aux variations du courant collecteur, dans
les conditions spécifiées de terminaison de la grille et de l'émetteur
NOTE 1 Les conditions spécifiées de terminaison de la grille et de l‘émetteur sont indiquées, dans le symbole
littéral, par la troisième lettre '*'; voir 4.1.2 de la CEI 60747-7.
NOTE 2 Quand cela est nécessaire, un qualificatif approprié peut être ajouté au terme de base pour indiquer une
terminaison spécifique entre grille et émetteur.
Exemple: Tension de maintien collecteur-émetteur avec grille et émetteur court-circuités V .
CESsus
NOTE 3 Le terme peut être raccourci si le symbole littéral utilisé est suffisamment explicite.
Exemple: Tension de maintien collecteur-émetteur V .
CERsus
NOTE 4 Ce terme est important pour les dispositifs haute tension, par exemple à plus de 4 kV.
3.2.9
tension de décharge électrostatique
A l'étude.
4 Symboles littéraux
4.3 Liste des symboles littéraux
4.3.1 Tensions
Insérer, après «Tension de saturation collecteur-émetteur», les termes suivants:
Tension de maintien collecteur-émetteur (V )
CE*sus
Tension de décharge électrostatique: les symboles littéraux sont à l'étude
Page 18
5.3 Valeurs limites
Ajouter les nouvelles valeurs limites suivantes:
5.3.12 Tension de maintien collecteur-émetteur (V )
CE*sus
Supérieure à la valeur minimale spécifiée dans les conditions définies.
5.3.13 Aire de sécurité en inverse (RBSOA)
Diagramme représentant les conditions du couple courant collecteur I tension collecteur-
C
émetteur V que peut supporter sans dommage l'IGBT pendant une courte période à
CE
l'ouverture dans les conditions définies.

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 9 –

3.2 Terms related to ratings and characteristics; voltages and currents

Add the following new definitions:

3.2.7
collector(-emitter) voltage with gate-emitter short-circuited (V )
CES
collector-emitter voltage at which the collector current has a specified low (absolute) value
with gate-emitter short-circuited

3.2.8
collector-emitter sustaining voltage (V )

CE*sus
collector-emitter breakdown voltage at relatively high values of collector current where the
breakdown voltage is relatively insensitive to changes in collector current, for a specified
termination between gate and emitter terminals
NOTE 1 The specified termination between gate and emitter terminals is indicated in the letter symbol by the third
subscript '*'; see 4.1.2 of IEC 60747-7.
NOTE 2 When necessary, a suitable qualifier is added to the basic term to indicate a specific termination between
gate and emitter terminals.
Example: Collector-emitter sustaining voltage with gate and emitter terminals short-circuited V .
CESsus
NOTE 3 The basic term may be shortened if the meaning is clear from the letter symbol used.
Example: Collector-emitter sustaining voltage V .
CERsus
NOTE 4 This term is important for high-voltage devices, for example more than 4 kV.
3.2.9
electrostatic discharge voltage
Under consideration.
4 Letter symbols
4.3 List of letter symbols
4.3.1 Voltages
Insert, after "Collector-emitter saturation voltage", the following:
Collector-emitter sustaining voltage (V )
CE*sus
Electrostatic discharge voltage: letter symbols are under consideration

Page 19
5.3 Ratings (limiting values)
Add the following new ratings:
5.3.12 Collector-emitter sustaining voltage (V )
CE*sus
Not less than the specified minimum value under specified conditions.
5.3.13 Reverse biased safe operating area (RBSOA)
Diagram showing the area of collector current I and collector-emitter voltage V which the
C CE
IGBTs will sustain simultaneously for a short period of time during turn-off without being
damaged under the specified conditions.

– 10 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

5.3.14 Aire de sécurité en court-circuit (SCSOA)

L’aire de sécurité en court-circuit est définie par un couple de valeurs de la durée du court-

circuit t et la tension collecteur-émetteur V , qui ne doit pas être dépassé à la mise en
psc CE
court-circuit. Le composant doit être conducteur, puis de nouveau ouvert, pour court-circuiter

la source de tension sans être endommagé.

5.3.15 Tension de décharge électrostatique spécifiée

Tension maximale de décharge ne produisant pas de dégradation, appliquée entre la grille et

l'émetteur dans des conditions spécifiées de polarisation collecteur-émetteur, court-circuit ou

résistance série ou accumulateur ou circuit ouvert.
*= définitions de R,S,O ou X: (R), (S), (O), (X)
Insérer le nouvel article 6 suivant:
6Méthodes d'essai
6.1 Généralités
Les méthodes de mesure sont décrites pour éviter la destruction des dispositifs à l’essai
(DUT). Il convient que les DUT ne soient pas essayés à des valeurs supérieures aux valeurs
limites maximales spécifiées.
6.2 Méthodes d'essai
6.2.1 Tension de maintien collecteur-émetteur (V )
CE*sus
Voir 6.1.7 de la CEI 60747-7.
But
Vérifier que la tension de maintien collecteur-émetteur d'un IGBT, dans des conditions
spécifiées, n'est pas inférieure à la valeur maximale spécifiée V .
CE*sus
Schéma
L
s
D
L
C
T
S OSC
G
+
+
R
E
– G V V
2 2 G CC
R
G
3 V
–
–
R
+
IEC  1318/01
Légende
T IGBT (dispositif à l'essai)
V Valeur de V prévue
2 CE*sus
R Résistance de mesure du courant ou sonde
OSC Oscilloscope double canal
Figure 1 – Circuit de mesure de la tension de maintien collecteur-émetteur V
CE*sus
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 11 –

5.3.14 Short-circuit safe operating area (SCSOA)

SCSOA is given by a pair of values of short-circuit duration t and collector-emitter voltage
psc
V which may not be exceeded under the load short-circuit conditions. The device may be
CE
turned on and turned off again for shorting a voltage source without being damaged.

5.3.15 Rated electrostatic discharge voltage

Maximum voltages for discharge without damage between gate and emitter at specified

collector-emitter circuit conditions, short-circuit or series resistor circuit or series battery

circuit or open circuit.
*= R,S,O or X definitions: (R), (S), (O), (X)
Insert the following new clause 6:
6 Methods of testing
6.1 General
The test methods are introduced to avoid destruction of the device under test (DUT). DUTs
should not be tested at higher than the specified maximum rated values.
6.2 Test methods
6.2.1 Collector-emitter sustaining voltage (V )
CE*sus
See 6.1.7 of IEC 60747-7.
Purpose
To ensure that the collector-emitter sustaining voltage of an IGBT, under specified conditions,
is not less than the maximum rated value V .
CE*sus
Circuit diagram
L
s
D
L
C
T
S OSC
G
+ +
R
E
– G V V
2 2 G CC
R
G V
–
–
R
+
IEC  1318/01
Key
T IGBT (device under test)
V Expected V
2 CE*sus
R Shunt or current probe
OSC Dual-channel oscilloscope
Figure 1 – Circuit for measuring the collector-emitter sustaining voltage V
CE*sus
– 12 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Description et exigences du circuit

L'IGBT est mis en conduction en régime saturé en impulsion.

A cause de l'inductance L, la commutation de la tension de grille provoque l'exploration d'un

cycle courant-tension pour le composant.

La résistance R est nécessaire pour la mesure de V .
2 CERsus
Le générateur G est réglable; il permet d'ajuster le courant collecteur à la valeur spécifiée.
R est une résistance pour la mesure du courant ou une sonde.
Un dispositif d'écrêtage de tension, indiqué à la figure 1 par une source de tension réglable
G en série avec une diode, limite la tension V à la valeur minimale spécifiée V = V .
2 CE 2 CEsus
V est réglé à la valeur de V prévue.
2 CE*sus
La valeur minimale de l'inductance L peut être donnée dans la spécification particulière; dans
le cas contraire, elle peut être calculée à partir de
L = (V –V ) × t / 0,1 I
min CES CC off C
Cela assure que I ne chute pas de plus de 10 % pendant t .
C off
Exécution
Régler le dispositif d'écrêtage pour qu'il agisse à la valeur minimale spécifiée de V .
CE*sus
La tension V étant nulle, régler la tension V de telle façon que le courant I spécifié
CC GE C
atteint pour une valeur de tension V en régime de saturation (point A de la figure 2).
CE
Augmenter progressivement la tension V jusqu'à obtenir le courant I spécifié pour la
CC C
tension minimale V spécifiée (point B de la figure 2). Il en résulte que le courant de
CE*sus
départ du cycle peut atteindre une valeur I légèrement supérieure à la valeur de I spécifiée
0 C
(point A′ de la figure 2).
I
C
I
0 A′
B
I spécifié
C
A
Avec écrêtage
Sans écrêtage
C
V
V minimum spécifié
CE*sus
IEC  1319/01
Figure 2 – Aire de fonctionnement du courant collecteur
Précautions à prendre
Dans un premier essai, il convient de vérifier l'action du dispositif d'écrêtage en diminuant sa
tension de réglage V ; puis de réajuster cette tension à la valeur désirée de V qui
2 CE
correspond au courant I spécifié (point B de la figure 2).
C
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 13 –

Circuit description and requirements

The IGBT is operated in a saturated condition under pulse operation.

Due to the inductance L, switching off the gate voltage causes the IGBT to be swept through

a current-voltage cycle.
Resistor R is required for the measurement of V .
2 CERsus
The generator G is adjustable; it enables the collector current to be set to the specified
value. R is a current-measuring shunt or current probe.
A voltage clamping unit, indicated in figure 1 as a variable voltage source G in series with a
diode, limits the voltage V at the maximum rated value V = V . V is set to the
CE 2 CE*sus 2
expected value of V .
CE*sus
The minimum value of load inductance L may be given in the detail specification; otherwise, it
may be calculated from
L = (V –V ) × t / 0,1 I
min CES CC off C
This ensures that I does not drop by more than 10 % during t .
C off
Test procedure
The clamping unit is adjusted to operate at the minimum rated value V . With voltage
CE*sus
V set at zero, V is adjusted so that the specified current I can be reached with a V
CC GE C CE
value in the saturated condition (point A in figure 2).
The value V is progressively increased until the specified current I is reached for the
CC C
minimum rated voltage V (point B in figure 2). As a result, the current at which the cycle
CE*sus
starts may reach a value I slightly higher than the specified current I (point A′ of figure 2).
0 C
I
C
I A′
B
Specified I
C
A
With clamping
Without clamping
C
V
Specified minimum V
CE*sus
IEC  1319/01
Figure 2 – Operating locus of the collector current
Precautions to be observed
In a preliminary test, the action of the clamping unit should be verified by decreasing its
adjustable voltage V ; then the clamping unit should be adjusted to the desired value of V
2 CE
that corresponds to the specified current I (point B of figure 2).
C
– 14 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Exigences
– L'IGBT est satisfaisant lorsque la trace du point B vers le point C ne passe pas à gauche

de la ligne BC.
– Lorsque le dispositif d'écrêtage n'est pas utilisé, l'IGBT est satisfaisant lorsque la trace

contourne effectivement le point B, comme indiqué à la figure 2.

Conditions spécifiées
– Température du boîtier ou ambiante ou virtuelle de jonction T ou T ou T
c a vj
– Courant collecteur I
C
– Tension de maintien minimale V V
CERsus, CESsus
– Valeur de l'inductance L, s'il y a lieu
– Valeur de l'inductance par dispersion sans écrêtage L
s
– Fréquence du générateur d'impulsions de tension de grille V si elle diffère de 50 Hz
G,
– Résistance de grille R , R si nécessaire
2 3
– Tension de grille G (obligatoire)
6.2.2 Tensions collecteur-émetteur (V , V , V )
CES CER CEX
But
Vérifier que les tensions collecteur-émetteur d'un IGBT, dans des conditions spécifiées, ne
sont pas inférieures aux valeurs minimales spécifiées V , V , V .
CES CER CEX
Schéma
I
C
R
R
1 1
A
D
C
V V V
CEX CER CES
T
V
CE
+
OSC
G
G
V 1 +
–
G
–
E
V
GE
V G R
2 2
–
+
R
Méthode en continu Méthode en impulsion
IEC  1320/01
Légende
T IGBT (dispositif à l’essai)
Figure 3 – Circuit de mesure des tensions collecteur-émetteur V , V , V
CES CER CEX
Exécution
Il existe deux méthodes, l'une en continu et l'autre en impulsion. Les circuits sont donnés à la
figure 3.
Régler la tension grille-émetteur à la valeur spécifiée. Régler la tension collecteur-émetteur à
la valeur spécifiée. Le courant résiduel collecteur-émetteur I ne doit pas dépasser la valeur
C
spécifiée.
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 15 –

Requirements
– The IGBT is satisfactory when the trace moving from point B to point C does not pass to

the left of the line BC.
– When the clamping unit is not used, the IGBT is satisfactory if the trace effectively turns

around point B, as shown in figure 2.

Specified conditions
– Case or ambient or virtual junction temperature T or T or T
c a vj
– Collector current I
C
– Minimum sustaining voltage V V
CERsus, CESsus
– Value of load inductance L, where appropriate
– Value of unclamped stray inductance L
s
– Frequency of the gate voltage pulse generator V if different from 50 Hz
G,
– Gate resistor R , R , if available
2 3
– Gate voltage G (shall be specified)
6.2.2 Collector-emitter voltages (V , V , V )
CES CER CEX
Purpose
To verify that an IGBT withstands the rated collector-emitter voltages V , V or V
CES CER CEX
under specified conditions.
Circuit diagram
I
C
R
R
1 1
A
D
C
V V V
CEX CER CES
T
V
CE
+
OSC
G
G
V 1 +
–
G
–
E
V
GE
V G R
2 2
–
+
R
DC method AC method
IEC  1320/01
Key
T IGBT (device under test)
Figure 3 – Circuit for measuring the collector-emitter voltages V , V , V
CES CER CEX
Test procedure
There are two methods, i.e. the d.c. method and the a.c. method with circuits according to
figure 3.
The gate-emitter voltage is set to specified conditions. The collector-emitter voltage is set to
the specified value. The collector-emitter leakage current I shall not exceed the specified
C
value.
– 16 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Conditions spécifiées
– Tension collecteur-émetteur V

CE
– Température ambiante ou du boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
– Tension de polarisation grille-émetteur –V
GE
– V : Tension grille-émetteur –V
CEX GE
– V : Valeur de la résistance entre grille et émetteur
CER
– V : Court-circuit entre grille et émetteur
CES
6.2.3 Tension grille-émetteur (±V )
GES
But
Vérifier que la tension grille-émetteur d'un IGBT, dans des conditions spécifiées, n'est pas
inférieure à la valeur minimale spécifiée ±V .
GE
Schéma
C
T
I
GES
R
G
G
A
E
V
G ±V V
GE GES
IEC  1321/01
Figure 4 – Circuit de mesure de la tension grille-émetteur ±V
GES
Exécution
La tension grille-émetteur V est réglée à la valeur spécifiée. Le courant de fuite résiduel de
GE
grille ne doit pas être supérieur à la valeur spécifiée I . Une petite résistance de protection
GES
R est à fournir.
G
Conditions spécifiées
– Température ambiante ou du boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
– Courant de fuite grille-émetteur I
GES
– Court-circuit entre collecteur et émetteur

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 17 –

Specified conditions
– Collector-emitter voltage V
CE
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
– Gate-emitter bias voltage –V
GE
– V : Gate-emitter voltage –V
CEX GE
– V : Resistor connected between gate and emitter
CER
– V : Short circuit between gate and emitter
CES
6.2.3 Gate-emitter voltage (±V )
GES
Purpose
To verify that an IGBT withstands the rated gate emitter voltage ±V under specified
GE
conditions.
Circuit diagram
C
T
I
GES
R
G
G
A
E
V
G ±V V
GE GES
IEC  1321/01
Figure 4 – Circuit for testing the gate-emitter voltage ±
V
GES
Test procedure
The gate-emitter voltage V is set to the specified value. The gate leakage current shall not
GE
exceed the specified value I . A small protective resistor R is to be provided.
GES G
Specified conditions
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
– Gate-emitter leakage current I
GES
– Short circuit between collector and emitter

– 18 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

6.2.4 Aire de sécurité en inverse (RBSOA)

But
Vérifier que l'IGBT ne présente pas de défaillance en RBSOA.

Schéma et formes d'ondes
L
S
D
T L
C
R
G OSC
G
+
+
E
G
+ V
CC1
G
V
V
GE
G –
3 V
SS
V
I
CE(écrêtage)
E
–
R
–
IEC  1322/01
Figure 5 – Circuit de mesure de l'aire de sécurité en inverse (RBSOA)
V
GE
V
0 t
V
V
CE
I
C 0,9 I
CP
I V
CP CE(écrêtage)
t
IEC  1323/01
Figure 6 – Formes d'ondes de la tension grille-émetteur V
GE
et du courant collecteur I à l'ouverture
C
Description et exigences du circuit
La valeur de l'inductance L doit être suffisamment forte pour maintenir V aux
CE(écrêtage)
bornes du dispositif à l’essai au moins avant le début du temps de décroissance t et du
f
temps de trainage t .
z
60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 19 –

6.2.4 Reverse biased safe operating area (RBSOA)

Purpose
To verify that the IGBT operates reliably without failure in RBSOA.

Circuit diagram and waveforms
L
S
D
T L
C
R
G OSC
G
+
+
E
G
+ V
CC1
G
V
V
GE
G –
3 V
SS
V
I
CE(clamp)
E
–
R
–
IEC  1322/01
Figure 5 – Test circuit of reverse safe operating area (RBSOA)
V
GE
V
0 t
V
V
CE
I 0,9 I
C
CP
I V
CP CE(clamp)
t
IEC  1323/01
Figure 6 – Waveforms of gate-emitter voltage V and collector current I during turn-off
GE C
Circuit description and requirements
The value of load inductance L shall be high enough to maintain V to the DUT at
CE(clamp)
least before the beginning of the fall time t plus the tail time t .
f z
– 20 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Exécution
Provoquer l'ouverture du dispositif à l’essai sous I spécifié.
C
V et I (I ) sont pilotés. Le composant doit interrompre I et supporter V = V
CE E C C CE CE(écrêtage).
NOTE La tension de pointe collecteur-émetteur V est inférieure à V .

CEM (BR)CE*
Conditions spécifiées
– Courant collecteur I
C
– Tension inverse de grille –V avant et après l'ouverture
GE
– Tension collecteur-émetteur V
CE(écrêtage)
– Impulsion unique ou fréquence de mesure f
sw
– Inductance L
– Valeur de l'inductance par dispersion sans écrêtage L
s
– Température ambiante ou du boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
– Résistance de grille R
G
6.2.5 Aire de sécurité en court-circuit
But
Vérifier que l'IGBT fonctionne de façon convenable et sans défaillance en régime de court-circuit.
Deux sortes de mise en court-circuit peuvent se produire. Dans le premier cas, l'IGBT commute
sur un court-circuit existant. Dans le second cas, l'IGBT, déjà à l'état passant V = V ,
CE CEsat
commute sur un court-circuit.
6.2.5.1 Aire de sécurité en court-circuit 1 (SCSOA1)
Schéma et formes d'ondes
Les figures 7 et 8 montrent le circuit de mesure de SCSOA1 et les formes d'ondes à la
commutation. L'impédance du circuit principal de la figure 7 doit être suffisamment faible pour
que V = V .
CC CE
L
s
T
C
+
OSC 1
R
Gon
G
G V
1 CC
−
R
Goff
+ E
−
G
OSC
G
−
R
+
IEC  1324/01
Figure 7 – Circuit de mesure de l’aire de sécurité
en régime de court-circuit (SCSOA1)

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 21 –

Test procedure
DUT is turned off at specified I .
C
V and I (I ) are monitored. The DUT has to turn off I and withstand V = V .
CE E C C CE CE(clamp)
NOTE Collector-emitter peak voltage V < V .

CEM (BR)CE*
Specified conditions
– Collector current I
C
– Gate reverse voltage –V before and after turn-off
GE
– Collector-emitter voltage V
CE(clamp)
– Single-pulse or testing frequency f
sw
– Inductance L
– Value of unclamped stray inductance L
s
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
– Gate resistor R
G
6.2.5 Short-circuit safe operating area
Purpose
To verify that the IGBT operates reliably without failure during a load short-circuit condition.
Two types of load short circuit can occur. The first one is to switch the IGBT on to an existing
load short circuit. Another one is when the IGBT is already in the on-state V = V , and
CE CEsat
then the load short circuit occurs.
6.2.5.1 Short-circuit safe operating area 1 (SCSOA1)
Circuit diagram and waveforms
Figures 7 and 8 show the circuit for testing SCSOA1 and switching waveforms. The circuit
impedance of the main circuit in figure 7 shall be small enough that V = V .
CC CE
L
s
T
C
+
OSC 1
R
Gon G
G V
CC
−
R
Goff
+ E
−
G
OSC
G
−
R
+
IEC  1324/01
Figure 7 – Circuit for testing safe operating pulse duration at load short circuit (SCSOA1)

– 22 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

V
CE
V
CC
I
C
t
0,5 V
GE
V
GE
t
t
psc
IEC  1325/01
Figure 8 – Formes d’ondes de la tension grille-émetteur V du courant collecteur I
GE, C
et de la tension V pendant la mesure de l’aire de sécurité
CE
en régime de court-circuit SCSOA1
Exécution
Régler la température à la valeur spécifiée. Régler la tension grille-émetteur V et la durée
GE
de l'impulsion aux valeurs spécifiées.
Régler la tension collecteur-émetteur V à la valeur spécifiée.
CE
Contrôler I , V et V de façon à voir si l'IGBT s'ouvre et se ferme correctement.
C CE GE
Conditions spécifiées
– Tension collecteur-émetteur V = V
CE CC
– Tension grille-émetteur V
GE
– Durée de l'impulsion t
psc
– Résistances de grille R R
Gon, Goff
– Valeur de l'inductance par dispersion sans écrêtage L
s
– Température ambiante ou de boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
6.2.5.2 Aire de sécurité en régime de court-circuit 2 (SCSOA2)
Description de la mesure
La tension grille-émetteur V augmente par l'influence du dV /dt de la tension collecteur-
GE CE
émetteur V . Cela induit une rapide augmentation du courant collecteur et un pic d'énergie
CE
important, comme le montre la figure 10.

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 23 –

V
CE
V
CC
I
C
t
0,5 V
GE
V
GE
t
t
psc
IEC  1325/01
Figure 8 – Waveforms of gate-emitter voltage V , collector current I and voltage V
GE C CE
during load short-circuit condition SCSOA1
Test procedure
The temperature is set to the specified value. The gate-emitter voltage V and pulse
GE
duration are set to the specified values.
The collector-emitter voltage V is set to the specified value.
CE
I , V and V are monitored in order to see whether the IGBT turns on and off correctly.
C CE GE
Specified conditions
– Collector-emitter voltage =
V V
CE CC
– Gate-emitter voltage V
GE
– Pulse duration
t
psc
– Gate resistors R R
Gon, Goff
– Value of unclamped stray inductance
L
s
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
6.2.5.2 Short-circuit safe operating area 2 (SCSOA2)
Features of the operation
The gate voltage increases from the gate-emitter voltage V by the dV /dt of the collector-
GE CE
emitter voltage V . It induces the fast increase of the collector current and high peak energy,
CE
as shown in figure 10.
– 24 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Schéma et formes d'ondes
S
L
s
R
T
C
�
OSC 1
R
Gon
G
G V
CC
R
Goff
E �
�
�
G
OSC 2
G
�
R
�
IEC  1326/01
Figure 9 – Aire de sécurité en régime de court-circuit 2 (SCSOA2)
V ≈ V
CC  CE
V
CE
dV /dt
CE
I
C
0 t
t
psc
0,5 V
V
GE
GE
t
Courant de
l’interrupteur S
0 t
Signal de
l’interrupteur S
0,5
0 t
IEC  1327/01
Figure 10 – Formes d’ondes pendant la mesure de SCSOA2

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 25 –

Circuit diagram and operating waveforms

S
L
s
R
T
C
�
OSC 1
R
Gon
G
G V
CC
R
Goff
E �
�
�
G
OSC 2
G
�
R
�
IEC  1326/01
Figure 9 – Short-circuit safe operating area 2 (SCSOA2)
V ≈ V
CC  CE
V
CE
dV /dt
CE
I
C
t
t
psc
V
0,5
V GE
GE
t
Current of
switch S
0 t
Switching signal
of switch S
0,5
0 t
IEC  1327/01
Figure 10 – Waveforms during SCSOA2

– 26 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Il est recommandé que l'interrupteur S ait une impédance beaucoup plus faible que le
dispositif à l’essai (DUT). La référence ou les caractéristiques de l'interrupteur S seront

spécifiées. Une solution simple est d'utiliser le même IGBT que le dispositif à l’essai.

Exécution
Régler la température à la valeur spécifiée. Régler la tension grille-émetteur V et la durée
GE
de l'impulsion aux valeurs spécifiées. La tension intermédiaire V est réglée à la valeur
CC
spécifiée. Il est recommandé que le pouvoir de coupure de l'interrupteur S soit beaucoup plus

important que le courant de court-circuit prévu dans le DUT. I , V , V et le signal de
C CE GE
déclenchement de l'interrupteur S sont contrôlés afin de vérifier que l'IGBT commute

correctement.
Conditions spécifiées
– Courant collecteur avant le court-circuit I
C
– Tension collecteur-émetteur V ≈ V
CE CC
– Tension grille-émetteur V
GE
– Durée de l'impulsion t
psc
– Résistances de grille R R
Gon, Goff
– Valeur de l'inductance par dispersion sans écrêtage L
s
– Référence ou caractéristiques de l'interrupteur S, si limitation
– Température ambiante ou de boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
6.2.6 Tension de décharge électrostatique
A l’étude.
6.2.7 Courant collecteur
But
Vérifier que l'aptitude en courant collecteur d'un IGBT n'est pas inférieure à la valeur limite
maximale de I dans les conditions spécifiées.
C
6.2.7.1 Méthode 1 (méthode en courant continu)
Schéma
I
C
R
A
C
R
G
B
E
B
V V
GE
IEC  1328/01
Figure 11 – Circuit de mesure du courant collecteur: méthode en courant continu

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 27 –

Switch S in the circuit should have a much lower impedance compared to the device under
test (DUT). The type name or characteristics of switch S should be specified. An easy way is

to use the same IGBT as the DUT.

Test procedure
The temperature is set to the specified value. The gate-emitter voltage V and the pulse
GE
duration are set to the specified values. The intermediate voltage V is set to the specified
CC
value. The current capability of switch S should be substantially larger than the expected

short-circuit current of the DUT. I , V , V and the switching signal of the switch S are
C CE GE
monitored in order to see whether the IGBT turns on and off correctly.

Specified conditions
– Collector current prior to short circuit I
C
– Collector-emitter voltage V ≈ V
CE CC
– Gate-emitter voltage V
GE
– Pulse duration t
psc
– Gate resistors R R
Gon, Goff
– Value of unclamped stray inductance L
s
– Type name or characteristics of switch S, if restrictive
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
6.2.6 Electrostatic discharge voltage
Under consideration.
6.2.7 Collector current
Purpose
To verify that the collector current capability of an IGBT is not less than the maximum rated
value I under specified conditions.
C
6.2.7.1 Method 1 (d.c. method)
Circuit diagram
I
C
R
A
C
R
G
B
E
B
V
V
2 GE
IEC  1328/01
Figure 11 – Circuit for measuring collector current: d.c. method

– 28 – 60747-9 amend. 1  CEI:2001

Exécution
La température (T ou T ou T ) et la tension grille-émetteur sont ajustées et maintenues aux
a c vj
valeurs spécifiées. La tension du générateur (B ) est augmentée jusqu'à ce que I atteigne la
2 C
valeur spécifiée. L’essai peut être arrêté quand l'équilibre thermique est atteint. Après l’essai,

vérifier que les caractéristiques de l'IGBT sont normales.

NOTE Caractéristiques définissant la défaillance et critères de défaillance:

I I I
: > USL ou > 2 IMV
GES GES GES
I : I > USL ou I > 2 IMV
CES CES CES
V : V > USL ou V < LSL ou V > 1,1 IMV ou < 0,9 IMV
GETO GETO GETO GETO
V : V > USL ou V > 1,1 IMV
CEsat CEsat CEsat
USL: limite supérieure spécifiée
LSL: limite inférieure spécifiée
IMV: valeur de la mesure initiale avant l’essai
Conditions spécifiées
– Température ambiante ou du boîtier ou virtuelle de jonction T ou T ou T
a c vj
– Courant collecteur I
C
– Tension grille-émetteur V
GE
6.2.7.2 Méthode 2 (méthode en impulsion)
Schéma
R
C
R
G
B
OSC 1
E
G
OSC 2
R
IEC  1329/01
Figure 12 – Circuit de mesure du courant collecteur: méthode en impulsion

Exécution
La température (T ou T ou T ) et la tension grille-émetteur sont ajustées et maintenues aux
a c vj
valeurs spécifiées. La tension du générateur (B ) est augmentée jusqu'à ce que I atteigne la
2 C
valeur spécifiée. L’essai peut être arrêté quand l'équilibre thermique est atteint. Après l’essai,
vérifier que les caractéristiques de l'IGBT sont normales.
NOTE Caractéristiques définissant la défaillance et critères de défaillance:
I I I
: > USL ou > 2 IMV
GES GES GES
I : I > USL ou I > 2 IMV
CES CES CES
V : V > USL ou V < LSL ou V > 1,1 IMV ou < 0,9 IMV
GETO GETO GETO GETO
V : V > USL ou V > 1,1 IMV
CEsat CEsat CEsat
USL: limite supérieure spécifiée
LSL: limite inférieure spécifiée
IMV: valeur de la mesure initiale avant l’essai

60747-9 Amend. 1  IEC:2001 – 29 –

Test procedure
The temperature (T or T or T ) and the gate-emitter voltage are set and kept to the
a c vj
specified values. The supply voltage (B ) is increased until I reaches the specified value.
2 C
The test may be stopped when thermal equilibrium has been reached. After the above test,

confirm that the IGBT characteristics are normal.

NOTE Failure-defining characteristics and failure criteria:

I I I
: > USL or > 2 IMV
GES GES GES
I : I > USL or I > 2 IMV
CES CES CES
V : V > USL or V < LSL or V > 1,1 IMV or < 0,9 IMV
GETO GETO GETO GETO
V : V > USL or V > 1,1 IMV
CEsat CEsat CEsat
USL: upper specified limit
LSL: lower specified limit
IMV: initial measured value before the test
Specified conditions
– Ambient or case or virtual junction temperature T or T or T
a c vj
– Collector current I
C
– Gate-emitter voltage V
GE
6.2.7.2 Method 2 (pulse method)
Circuit diagram
R
C
R
G
B
OSC 1
E
G
OSC 2
R
IEC  1329/01
Figure 12 – Circuit for measuring collector current: pulse method

Test procedure
The temperature (T or T or T ) and the gate-emitter voltage are set and kept at the
a c vj
specified values. The supply voltage (B ) is increased
...