采用新型IGBT优化软开关应用中的损耗

最新更新时间:2010-05-17来源: 互联网关键字:IGBT  英飞凌 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

IGBT技术进步主要体现在两个方面:通过采用和改进沟槽栅来优化垂直方向载流子浓度,以及利用“场终止”概念(也有称为“软穿通”或“轻穿通”)降低晶圆n衬底的厚度。

此外,带有单片二极管的IGBT概念也经常被探讨。首先投产的逆导型IGBT是针对电子镇流器应用进行优化的,被称之为“LightMOS”。本文介绍了集成续流二极管(FWD)的1200V RC-IGBT,并将探讨面向软开关应用的1,200V逆导型IGBT所取得的重大技术进步。

TrenchStop和RC-IGBT技术

在采用的TrenchStop技术中,沟槽栅结合了场终止概念(见图1中的IGBT)。由于发射极(阴极)附近的载流子浓度提高,沟槽栅可使得导通损耗降低。场终止概念是NPT概念的进一步发展,包含一个额外的植入晶圆背面的n掺杂层。

将场终止层与高电阻率的晶圆衬底结合起来,能使器件的厚度减少大约三分之一,同时保持相同的阻断电压。随着晶圆厚度的降低,导通损耗和关断损耗也可进一步降低。场终止层掺杂度低,因此不会影响背面植入的低掺杂p发射极。为了实现RC-IGBT,二极管的部分n掺杂背面阴极(图1)将与IGBT集电极下面的p发射极结合起来。

RC-IGBT的沟槽栅概念所基于的技术与传统的TrenchStop-IGBT(见图2)相同,但针对软开关应用所需的超低饱和压降Vce(sat)进行了优化,比如电磁炉或微波炉应用。数以万计的沟槽栅通过金属(铝)相连,该金属铝层同时也是连线区。栅极和发射极之间的区域和端子被嵌入绝缘亚胺薄膜里。最新的投产型RC2-IGBT,其沟槽栅极更小,与标准TrenchStop-IGBT相比要多出150%的沟槽栅单元。图3为基于TrenchStop技术的最新一代RC2-IGBT的沟槽栅截面图。

超薄晶圆技术

由于导通电压和关断损耗在很大程度上取决于晶圆的厚度,因此需要做更薄的IGBT。图4显示了英飞凌600/1,200V IGBT和EMCON二极管的晶圆厚度趋势。对于新型1,200V RC-IGBT而言,120um厚度晶圆将是标准工艺。这需要进行复杂的晶圆处理,包括用于正面和背面的特殊处理设备。将晶圆变薄可通过晶圆打磨和湿式化学蚀刻工艺实现。

新型RC2-IGBT的优势

来自英飞凌的新型RC2-IGBT系列产品是以成熟的TrenchStop技术为基础的,具有超低饱和压降。此外,IGBT还集成了一个功能强大且正向电压超低的二极管。

新型RC2-IGBT的优势是针对软开关应用(比如微波炉、电磁炉和感应加热型电饭煲)进行优化的定制解决方案。与以前的器件相比,RC2-IGBT可提升性能,降低饱和压降损耗。这可导致非常低的总体损耗,因此所需的散热器更小。另外一个优势是最大结温被提高到TvJ(max)=175℃,比普通IGBT芯片提高了25℃。这种结温已通过TO-247无铅封装的应用验证。

图1:应用TrenchStop技术的RC-IGBT

图2 :RC-IGBT芯片(IHW20N120R)前视图

图3:基于TrenchStop技术的最新一代RC2-IGBT的沟槽栅截面图(沟槽栅里的洞是为分析准备)

图4 :IGBT和二极管晶圆厚度变化

在典型饱和压降Vce(sat)=1.6V@25℃/1.85V@175℃和典型正向电压Vf=1.25V@175℃(额定电流)的条件下,功率损(特别是软开关应用的导通损耗)可大幅度降低。由IHW20N120R2的下降时间的切线可看出高速度—tf=24ns@25℃和Rg=30Ω(44ns@175℃)。IHW30120R2在下降时间方面是最为出色的:tf=33ns@25℃,Rg=30Ω;tf=40ns@175℃。(在硬开关条件下测量,参见带有Eoff曲线的图6和图7)。

图5 :来自英飞凌科技的最新一代RC2-IGBT(IHWxxN120R2,xx=15A、20A、25A和30A)。采用无铅电镀TO-247封装

图6 : 在硬开关条件下,175℃结温以及室温下IHW20N120R2(IN=20A,Vces=1,200V)和IHW30N120R2(IN=30A)的下降时间切线

关键字:IGBT  英飞凌 编辑:冀凯 引用地址:采用新型IGBT优化软开关应用中的损耗

上一篇:针对大电流轨的三相降压型 DC/DC 控制器
下一篇:卫星电源DC/DC模块输入滤波器的设计

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 14:56

英飞凌带全新Optiga™ TPM安全控制器率先获得认证
2015年4月27日,德国慕尼黑和美国旧金山 英飞凌科技股份公司(FSE: IFX / OTCQX: IFNNY)今天宣布其带有SPI(串行外设接口)总线的全新Optiga TPM(可信平台模块)获得了Common Criteria Certification EAL4+认证。德国联邦信息安全局(BSI)在RSA大会上向英飞凌颁发了该证书。该认证使系统制造商和用户能够基于国际公认的独立测试结果,挑选可信的解决方案。 Optiga TPM家族可针对工业、嵌入式、移动或平板电脑以及传统计算环境的系统应用提供硬件安全。全新认证的带有SPI总线的OPTIGA TPM 1.2,是旨在满足未来市场需求
[嵌入式]
<font color='red'>英飞凌</font>带全新Optiga™ TPM安全控制器率先获得认证
英飞凌推出全新650 V CoolSiC™ Hybrid IGBT分立器件系列
英飞凌推出全新650 V CoolSiC™ Hybrid IGBT分立器件系列,提供优异效率 近日,英飞凌科技股份有限公司 推出 650 V CoolSiC™ Hybrid IGBT 单管产品组合,具有650 V阻断电压。新款 CoolSiC Hybrid产品系列结合了650 V TRENCHSTOP™ 5 IGBT技术和碳化硅肖特基二极管的主要优点,具备出色的开关速度和更低的开关损耗,特别适用于 DC-DC 功率变换器和PFC电路。其常见应用包括:电动车辆充电设施、储能系统、光伏逆变器、不间断电源系统 (UPS),以及服务器和电信用开关电源 (SMPS)。 由于续流 SiC 肖特基二极管与 IGBT 在共同封装中,在 d
[电源管理]
<font color='red'>英飞凌</font>推出全新650 V CoolSiC™ Hybrid <font color='red'>IGBT</font>分立器件系列
Littelfuse的新型半桥IGBT模块将额定电流提升至600A
中国,北京,2016年10月11日讯 - Littelfuse, Inc.(NASDAQ:LFUS)今天宣布推出IGBT模块功率半导体产品组合的最新产品系列 MG12600WB-BR2MM。 相比该产品组合之前产品的最高额定电流(450A),新型半桥IGBT模块系列(1200V,600A)可为设计师提供显著更高的额定电流,能够依托现代IGBT技术可靠、灵活地提供高效快速的开关速度。 该模块的紧凑(152 x 62 x 17毫米)封装可简化热管理,并支持更加简单、精密的系统设计。 该多芯片模块能够降低焊点与PC电路板空间要求。 本次发布的产品采用WB配置封装,功率范围广泛,可提供不同的额定电流。 MG1260
[电源管理]
Littelfuse的新型半桥<font color='red'>IGBT</font>模块将额定电流提升至600A
大联大品佳集团力推 120W TV电源解决方案
2016年6月14日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下品佳推出基于Infineon的数字式PFC-LLC组合控制器IDP2302的120W TV电源解决方案。IDP2302是英飞凌第二代数字电源控制器,SO-16封装,集成了PFC+LLC控制器、高压启动单元、高压侧驱动,专用于TV电源系统的开关模式电源应用。 图示1-大联大品佳推出的基于Infineon IDP2302的120W TV电源解决方案系统框架图 大联大品佳力推的Infineon的IDP2302是一款高度集成的多模功率因数校正(PFC)和半桥LLC(HB LLC)控制器。PFC控制器的多模操作和LLC
[电源管理]
大联大品佳集团力推 120W TV电源解决方案
Microsemi扩展NPT IGBT产品系列
美高森美公司(Microsemi Corporation)宣布其新一代1200V非穿通型(non-punch through,NPT)系列的三款IGBT新产品面世:APT85GR120B2、APT85GR120L和APT85GR120J。该产品系列的所有器件均基于美高森美的先进Power MOS 8™ 技术,与竞争解决方案相比,总体开关和导通损耗显著降低20%或更多。这些IGBT器件设计用于大功率的高性能开关模式产品,比如电焊机、太阳能逆变器和不间断开关电源。 美高森美的1200V解决方案可与其FRED或碳化硅肖特基(Schottky)二极管组合封装,为工程师提供高集成度解决方案,以便简化产品开发工作。其它特性包括:
[电源管理]
英飞凌快速、安全的通信接口得到业界主要厂商的采用
2012年11月21日,德国纽必堡讯?——英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)近日宣布,其面向近场通信(NFC)应用的高性能通信接口得到业界广泛认可,成为了事实上的行业标准。英飞凌推出的数字非接触式桥(DCLB)接口可在嵌入式安全元件与NFC调制解调器之间实现快速、安全的连接。作为免费提供、全球适用的开放式解决方案,DCLB已被NFC调制解调器和安全元件制造商广泛采用,以最终用于手机之中。迄今为止,已有包括德州仪器、Inside Secure、MicroPross、MtekVision和KEOLABS在内的10家制造商获得了英飞凌DCLB接口许可。      英飞凌芯片卡与安全业务部副总裁
[网络通信]
英特尔加紧收购挑战ARM
     8月底英特尔连续启动两笔收购案,78亿美元收购杀毒软件厂商McAfee,19亿美元收购德国芯片巨头英飞凌的手机芯片部门,外界普遍认为这是英特尔入侵移动计算领域的再一次尝试,英特尔在手机芯片领域最大的竞争对手是英国ARM公司,目前市面上95%以上的智能手机使用ARM架构的处理器,此外包括iPad在内的已上市和规划中绝大部分平板电脑也会使用ARM架构的处理器。打败ARM意味着得到一个预计规模100亿美元的市场。     总部在英国剑桥的ARM,前身是Acorn Computer,1985年第一个ARM处理器ARM1诞生,次年又推出了ARM2。ARM2具有32位资料总线、26位寻址空间,采用了精简指令集(RISC,Redu
[单片机]
新能源汽车核心部件电控IGBT模块详解及供应商汇总
当前的新能源车的模块系统由很多部分组成,如电池、VCU、BSM、电机等,但是这些都是发展比较成熟的产品,国内外的模块厂商已经开发了很多,但是有一个模块需要引起行业内的重视,那就是电机驱动部分最核心的元件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管芯片)。作为电力电子行业里的“CPU”,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是国际上公认的电子革命中最具代表性的产品。将多个IGBT芯片集成封装在一起形成IGBT模块,其功率更大、散热能力更强,在新能源汽车领域发挥着极为重要的功用和影响。1、什么是“三电系统”和“电驱系统”? 三电系统,即动力电池(简称电池)、驱动电机(简称电机)、电机控制器
[嵌入式]
新能源汽车核心部件电控<font color='red'>IGBT</font>模块详解及供应商汇总
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved