采用IGBT优化软开关应用中的损耗.doc

【知识点详解】 本文主要讨论了如何通过采用IGBT（绝缘栅双极晶体管）的先进技术来优化软开关应用中的损耗，特别提到了两种IGBT技术：TrenchStop技术和RC-IGBT，以及新一代的RC2-IGBT。 1. TrenchStop IGBT技术： TrenchStop IGBT采用了沟槽栅极设计，结合了场终止概念，通过在发射极附近增加载流子浓度，降低了导通损耗。场终止层的引入允许减小晶圆的厚度而不影响阻断电压，进一步降低了导通和关断损耗。这种技术在晶圆背面植入了n掺杂层，减少了约三分之一的厚度，提升了效率。 2. RC-IGBT技术： RC-IGBT是基于TrenchStop技术的进一步优化，特别针对软开关应用，如电磁炉和微波炉。它拥有更低的饱和压降Vce(sat)，这意味着在开关过程中能量损耗更低。RC-IGBT的独特之处在于将二极管部分的n掺杂背面阴极与IGBT的p发射极结合，实现了更高效的软开关操作。 3. RC2-IGBT的优势： 新型RC2-IGBT系列是基于成熟TrenchStop技术的，其特点在于超低的饱和压降和高性能的内置二极管，正向电压也较低。这些特性使其在软开关应用中表现出色，降低了总体损耗，从而减小了对散热器的需求。另外，RC2-IGBT的最大结温提高到175℃，比普通IGBT高出25℃，并且已在TO-247无铅封装中得到验证。 4. 超薄晶圆技术： 为了进一步降低损耗，采用了超薄晶圆制造工艺，例如120um厚度的晶圆成为新型1,200V RC-IGBT的标准。这种工艺涉及复杂的正面和背面处理，包括晶圆打磨和湿式化学蚀刻。 5. 性能指标： RC2-IGBT在典型的饱和压降和正向电压条件下，显著降低了功率损耗，尤其是在软开关应用中的导通损耗。例如，IHW20N120R2和IHW30N120R2在不同条件下具有快速的下降时间，这表明它们在高速切换操作中的优越性。 6. 结构改进： 新一代RC2-IGBT的沟槽栅结构更密集，与标准TrenchStop-IGBT相比，沟槽栅单元数量增加了150%，这有助于改善性能和降低损耗。 本文详尽阐述了IGBT技术在软开关应用中的优化策略，尤其是TrenchStop、RC-IGBT和RC2-IGBT技术，以及这些技术如何通过降低饱和压降、优化晶圆厚度和改进结构来减少损耗，提高整体系统的效率和可靠性。