新IGBT技術(shù)提高應(yīng)用性能

當(dāng)在更高電流密度情況下使用新一代IGBT，具有高電流密度的續(xù)流二極管也是需要的，尤其是對那些具有最大芯片封裝密度的模塊。基于這個原因，在現(xiàn)有CAL（可控軸向長壽命）二極管技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了新的CAL4續(xù)流二極管，其特點在于對任何電流密度的軟開關(guān)性能，耐用度（高di/dt）以及低反向恢復(fù)峰值電流和關(guān)斷損耗。CAL4 FWD的基本結(jié)構(gòu)只是背面帶有n/n+結(jié)構(gòu)的薄n---襯底（圖1b）。為了減少產(chǎn)生的損耗，n緩沖層被優(yōu)化，采用較薄n+晶圓，活動表面積增大（即小邊結(jié)構(gòu)），縱向載流子壽命被優(yōu)化。因此，新的，經(jīng)過改進的CAL4二極管是很出色，除了電流密度提高了30%，其正向電壓更低及切換損耗也與上一代相類似（CAL3，Tjop =常數(shù))。為增加p/n結(jié)的最高結(jié)溫至175°C，使用了新的邊緣端鈍化. 受益于上述的優(yōu)化工作，CAL4 FWD是第四代IGBT應(yīng)用的完美匹配。

新一代芯片擴大了的溫度范圍-175°C（Tjmax）在適當(dāng)?shù)目煽啃栽囼炛羞M行了驗證（例如：柵應(yīng)力，高溫反偏（HTRB），高濕高溫反偏（THB）測試。

表1顯示了英飛凌的3個主要IGBT技術(shù)系列的最重要的專用參數(shù)，正如1200V SEMITRANS®模塊所使用的。

為使數(shù)據(jù)具有可比性，表2中所有的開關(guān)損耗（Esw）均為結(jié)溫Tj=125°C時的數(shù)據(jù)。而IGBT4模塊的數(shù)據(jù)手冊中的值為Tj=150°C時的數(shù)據(jù)。VCEsat值給定的是芯片級的，相應(yīng)的端子級會更高，因為端子上有壓降。

3. 模塊外殼的要求

表2顯示了SEMITRANS®模塊外殼的主要參數(shù)和這些參數(shù)對最終產(chǎn)品性能所產(chǎn)生的影響的詳細(xì)信息。

表2：模塊外殼屬性及所產(chǎn)生的影響

3.1 端子電阻
模塊的端子電阻影響電路的工作效率。在圖2所示的例子中，導(dǎo)通損耗比SEMITRANS®高11%。這相當(dāng)于一個每相絕對值約90W，三相共270W的功率變頻器。

圖2：高端子電阻的影響

3.2 熱阻

這一參數(shù)影響最大允許功率損耗，從而也影響模塊中IGBT和二極管的最大允許的集電極電流。下列因素對決定熱阻的大小至關(guān)重要：

芯片尺寸（面積）

模塊設(shè)計（焊接、陶瓷基板（DCB）、基板）

系統(tǒng)設(shè)計（導(dǎo)熱硅脂，散熱器）