采用 IGBT 优化软开关应用中的损耗
中心议题:
IGBT 种的 TrenchStop 和 RC-IGBT 技术
RC2-IGBT 的技术优势对比
降低饱和压降造成的损耗对比
IGBT 技术进步主要体现在两个方面:通过采用和改进沟槽栅来优化垂直方向载流
子浓度,以及利用“场终止”概念(也有称为“软穿通”或“轻穿通”)降低晶圆 n 衬底的厚
度。
此外,带有单片二极管的 IGBT 概念也经常被探讨。首先投产的逆导型 IGBT 是针
对电子镇流器应用进行优化的,被称之为“LightMOS”。本文介绍了集成续流二极
管(FWD)的 1200VRC-IGBT,并将探讨面向软开关应用的 1,200V 逆导型 IGBT 所
取得的重大技术进步。
TrenchStop 和 RC-IGBT 技术
在采用的 TrenchStop 技术中,沟槽栅结合了场终止概念(见图 1 中的 IGBT)。由
于发射极(阴极)附近的载流子浓度提高,沟槽栅可使得导通损耗降低。场终止概
念是 NPT 概念的进一步发展,包含一个额外的植入晶圆背面的 n 掺杂层。
将场终止层与高电阻率的晶圆衬底结合起来,能使器件的厚度减少大约三分之一
同时保持相同的阻断电压。随着晶圆厚度的降低,导通损耗和关断损耗也可进一
步降低。场终止层掺杂度低,因此不会影响背面植入的低掺杂 p 发射极。为了实
现 RC-IGBT,二极管的部分 n 掺杂背面阴极(图 1)将与 IGBT 集电极下面的 p 发射
极结合起来。
RC-IGBT 的沟槽栅概念所基于的技术与传统的 TrenchStop-IGBT(见图 2)相同,
但针对软开关应用所需的超低饱和压降 Vce(sat)进行了优化,比如电磁炉或微波
炉应用。数以万计的沟槽栅通过金属(铝)相连,该金属铝层同时也是连线区。栅
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