瑞萨电子推出第8代IGBT以超低损耗特性提升系统功率-电子工程世界

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瑞萨第8代IGBT：G8H系列

2016年3月10日，日本东京讯——全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社（TSE：6723），于今日宣布推出第八代G8H系列绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的六款新产品，其可将用于太阳能发电系统的功率调节器中的转换损耗降至最低，并减少不间断电源（UPS）系统中的逆变器应用。推出的六种新产品额定功率分别为650 V /40 A、50 A、75 A、1250 V / 25 A、40 A和75 A。瑞萨也为带内置二极管的1,250V IGBT实现了业界首款TO-247 plus封装，它为系统制造商提供了更大的电路配置灵活性。

凭借电源转换器领域设计低损耗IGBT的专业知识，瑞萨电子优化了第八代IGBT，在过程结构中采用独特的沟槽栅配置（注1）。相较于以往的IGBT产品，这些装置具有更快的转换性能，这是IGBT性能指标的一个基本特征，同时，还通过降低饱和电压减少了传导损耗（Vce（饱和），注2）。此外，第八代设备的性能指数（注3）与之前的第七代IGBT相比改进了30%，有助于为用户系统降低功耗并改善整体性能。对注重光伏（PV）逆变器、UPS、工业电机驱动器和功率因数校正（PFC）的电力行业主要市场来说，这些更新是必不可少的。

在太阳能发电系统中，当由太阳能电池板由太阳光产生的直流电（DC）流过反相电路转换为交流电（AC）时，不可避免地会造成一些功率损失。由于大多数这种功耗损失发生在所用的功率器件内，因此降低IGBT功率损耗对用户系统的发电性能具有直接的积极影响。同样，对服务器机房和数据中心的UPS系统来说，电力必须持续流经功率转换器电路，以监测电源是否已中断，这意味着当系统正在运行时，会产生稳定功耗。IGBT性能是减少这种功耗的关键因素。

新型第八代IGBT的主要特点包括：

 （1）切换更快，具有业界领先的超低功耗特性，是反相电路的理想选择

瑞萨利用其长期低损耗IGBT设计专长开发了独特的沟槽栅配置。新型IGBT采用最先进的工艺技术，可实现快速切换性能和低饱和电压（VCE（饱和））特性，这决定了IGBT器件的性能指标。因此，性能指数改善了30%。此外，瑞萨分析了可减少反相电路功耗的元素并设计了新设备，以减少电导和开关损耗。因此大大降低了IGBT功耗，这部分功耗占功率转换器电路总功耗的一半以上。

 （2）得益于低开关噪声，无需安装外部栅极电阻

在IGBT中，需在噪声特性和开关速度之间做出权衡。第八代IGBT在切换期间产生的栅极噪声大大减少，这样系统制造商可拆卸之前为降低噪音而安装的栅极电阻，从而减少元件数量，加强设计的紧凑性。

 （3）TO-247封装具有优异的散热性；可确保在175℃的高温下运行

TO-247封装底面由金属制成，这样可以将由IGBT功耗所产生的热量直接输送到具有优异散热性能的封装外表面。新器件可适应175℃的高温，这样便可以用于因大功率级传输而易升温的区域，有助于改善用户系统的性能和可靠性。

 （4）TO-247plus离散封装类型中首个带内置二极管的1250 V IGBT，可用于额定功率为100C的75A电流环

在之前几代产品中，由于考虑到如发热、噪音和运行质量等因素，额定功率为100C的75A电流环一般会被并入采用大封装的模块。但凭借第八代IGBT技术低损耗和芯片尺寸更小的特点，瑞萨在业内实现了首个采用离散TO-247 plus 封装带内置二极管的1,250 V IGBT。通过在额定功率为100C的75A电流带中使用离散封装器件，系统制造商实现了只有离散器件具备的增强电路配置的灵活性，且可轻易提高系统的功率容量。

即使在非反相电路应用中，新型第八代G8H系列设备也可施展快速切换性能，例如，可使转换器升压电路具有出色的性能。

（注1）沟槽栅结构会在芯片表面形成深而窄的槽（沟槽），随后在沟槽两侧形成MOSFET栅极。从而提高单元密度，并有助于降低导通电阻。

（注2）饱和电压（Vce（饱和））是IGBT性能最重要的指标。它表示的是操作状态下集电极和发射极之间的电压。该电压值越低，电流流过该元件时的导通损失就越少。

（注3）该性能指标等于开关损耗×Vce（饱和）。

关键字：逆变器直流电路编辑：王凯引用地址：瑞萨电子推出第8代IGBT以超低损耗特性提升系统功率

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