IGBT4技术提高了应用性能——半导体技术与封装——完美的匹配.pdf

本文探讨了IGBT4技术如何提高应用性能，特别是在半导体技术和封装方面实现的完美匹配。IGBT（绝缘栅双极晶体管）和二极管在电力电子设备中作为开关元件使用，理想状态下的开关应具备零通态压降、零反向电流、零开关损耗和微不足道的热阻。然而，实际应用中的半导体开关会有正向和开关损耗，因此热阻成为影响模块性能的关键因素。 文中提到的新一代IGBT4技术，基于英飞凌的沟槽栅场截止（FS）IGBT技术，采用了优化的n-衬底、n-场截止层和后端发射极的纵向结构，使得总损耗降低，开关行为更加柔和，同时芯片面积减小。与前几代IGBT相比，IGBT4系列产品的结温提高到175℃，增强了静态和动态过载的安全裕度。此外，IGBT4系列有针对高中低功率应用优化的纵向结构，适用于不同功率等级的应用场景。 新一代IGBT的使用需要匹配高电流密度的续流二极管，因此赛米控开发了新的CAL4续流二极管。这种二极管在任何电流密度下都能实现软开关性能，具有更高的耐用度、更低的反向恢复峰值电流和关断损耗。CAL4 FWD的优化包括更薄的n+晶圆、增加活动表面积和优化纵向载流子寿命，从而提高电流密度，降低正向电压并保持类似的切换损耗。 表1展示了英飞凌三个主要IGBT技术系列的关键参数，包括1200V SEMITRANS模块使用的IGBT4技术。数据显示，IGBT4在125℃时的通态电压更低，开关能量损耗显著减少，且芯片尺寸更小。这些改进使得IGBT4在各种应用中表现出色，特别是在中等功率范围（50A至600A）的应用中，其低电感模块在4至12kHz的开关速率下表现出优秀的性能。 IGBT4技术通过优化半导体材料和结构，实现了低损耗、高效能和高可靠性的目标，与新型CAL4二极管的搭配使用进一步提升了整体系统性能，为变频器和其他电力电子设备提供了更好的解决方案。这种技术进步不仅提高了设备效率，还降低了冷却需求，简化了机械设计，为用户提供了更多选择。