新IGBT技术提高应用性能

在日益增长的变频器市场，许多厂商提供性能和尺寸各异的变换器类型。这正是以低损耗和高开关频率而著称的新IGBT技术施展的舞台。在62毫米（当前模块的标准尺寸）模块中使用新IGBT技术使用户可以因不必改变其机械设计概念而获益。

基于平台技术的标准62毫米SEMITRANS®模块，由于针对IGBT和二极管采用了不同的半导体技术，因此适合于多种应用场合。采用标准尺寸模块外壳这一事实意味着用户有更多可供选择的供应商。新1200V系列模块为我们展示了外壳和半导体之间的匹配是多么的完美，该系列产品基于英飞凌的IGBT4技术和赛米控稳健可靠的新CAL4二极管。

1. 半导体开关中的IGBT和二极管

在电力电子里半导体器件IGBT和二极管仅作为开关。

“理想的开关”必须满足以下条件：

・ 通态压降Vd = 0，与当前导通电流无关

・ 反向电流Ir = 0，直到最大允许反向电压

・ 开关损耗Psw = 0，与当前被切换的电流和直流母线电压无关

・ 热阻Rth无足轻重，因为没有损耗产生

然而，在实际的开关中，存在大量的正向和开关损耗。因而设计中的热阻对模块性能来说是至关重要的。本文讨论IGBT²、IGBT³以及SEMITRANS®模块采用的新IGBT4 半导体技术之间的区别，并展示在某些情况下新IGBT4技术所带来的性能提升。

2. 芯片技术的进展

图1显示了基于英飞凌沟槽栅场截止（FS）IGBT4技术和赛米控CAL4续流二极管的新一代芯片的基本结构。

图1：场漕栅场截止技术（FS） IGBT4和 CAL4 FWD的结构

IGBT4基本上是基于已知的IGBT³沟槽栅结构并结合经优化的包含n―衬底、n-场截止层和后端发射极的纵向结构。与第三代IGBT相比，这将使总损耗更低，开关行为更为轻柔，同时芯片的面积也更小。此外，p/n结的最高结温Tjmax从150°C升高至175°C。这将在静态和动态过载情况下建立一个新的安全裕度。IGBT4系列产品的特点是有一个为高、中、低功率应用而优化的纵向结构；开关性能和损耗适用于给定的功率等级。这里所展示的结果集中在中等功率范围（50A-600A）的应用，采用的是低电感模块，开关速率在4-12kHz之间（这相当于IGBT4L）。