電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）IGBT作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通信、計算機、消費電子、汽車電子以及航空航天、國防軍工等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在新興領(lǐng)域如新能源，新能源汽車等也被廣泛應(yīng)用。

IGBT憑借其高輸入阻抗、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小等優(yōu)點在MOSFET和BJT的基礎(chǔ)上有效降低了n漂移區(qū)的電阻率，大大提高了器件的電流能力。目前IGBT已經(jīng)能夠覆蓋從600V—6500V的電壓范圍。

我國擁有最大的功率半導(dǎo)體市場，目前IGBT等高端器件的研發(fā)與國際大公司相比有著較明顯的差距，IGBT技術(shù)集成度高又導(dǎo)致了較高的市場集中度。跟國內(nèi)廠商相比，英飛凌、 三菱和富士電機等國際廠商目前占有絕對的市場優(yōu)勢。本期從國外主流廠商的系列產(chǎn)品著手，看目前位于行業(yè)頭部的IGBT產(chǎn)品。

Infineon IGBT模塊

在3300V以上電壓等級的高壓IGBT技術(shù)領(lǐng)域Infineon處于頭部，在大功率溝槽技術(shù)方面，Infineon同樣處于國際領(lǐng)先水平。在正向和阻斷狀態(tài)下，Infineon的IGBT功率損耗極低，僅需低驅(qū)動功率便可發(fā)揮高效率。IGBT可承受電壓高達(dá)6.5 kV，工作頻率為2 kHz至50 kHz均有覆蓋。借助廣泛的技術(shù)組合優(yōu)勢，Infineon IGBT的設(shè)計具有出色的電流承載能力和更高的脈沖負(fù)載能力，功耗極低。

HybridPACK系列模塊

IGBT汽車應(yīng)用電壓主要在600V到1200V之間，這個區(qū)間里Infineon優(yōu)勢很大。HybridPACK系列拓展了面向混合動力汽車和電動汽車的IGBT模塊的功率區(qū)間，涵蓋了200 A至900 A以及400 V至1200 V（芯片額定值）功率范圍。

HybridPACK Drive功率范圍為100至175 kW，并針對混合動力和電動汽車牽引應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，是很緊湊的功率模塊。

電源模塊采用新一代EDT2 IGBT芯片，一種汽車微圖案溝槽場停止單元設(shè)計，可在電動汽車的實際駕駛循環(huán)中提供最高效率。該芯片組具有基準(zhǔn)電流密度、短路耐受性和更高的阻斷電壓，在惡劣的環(huán)境條件下依然可以可靠地運行逆變器。

HybridPACK DSC同樣是汽車IGBT模塊，在Drive的基礎(chǔ)上，DSC在拓展性上更強，同時效率提升了約25%。

該模塊雙面冷卻技術(shù)和IGBT半橋配置，模塊兩側(cè)的兩塊銅板用于雙面冷卻 （DSC），從而實現(xiàn)了高功率密度，片上溫度和電流傳感器（過流保護(hù)）在安全性和性能之間提供了很好的保障。

TRENCHSTOP系列模塊

TRENCHSTOP系列模塊專為變頻工業(yè)驅(qū)動而設(shè)計，基于新型微溝槽柵技術(shù)使得可控性更高。950 V/1200 V TRENCHSTOP IGBT7 二極管技術(shù)是基于最新的微溝槽技術(shù)，該技術(shù)平臺的特別之處在于，實施由亞微米級平臺隔開的平行溝槽單元，而之前使用的是方形溝槽單元，因此器件損耗大幅降低。

另一個突出的性能指標(biāo)就是功率密度更高，同時開關(guān)軟度提高，這是因為該芯片特別針對工業(yè)電機驅(qū)動應(yīng)用和太陽能逆變器應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。除此之外，功率密度提升也源于該系列功率模塊在過載工況下容許的最高運行溫度提高至175 ℃的同時功耗也不超過4kW。

三菱IGBT模塊

三菱IGBT模塊有一項值得稱道的技術(shù)，就是CSTBT。三菱IGBT產(chǎn)品芯片結(jié)構(gòu)從平面柵極結(jié)構(gòu)發(fā)展為溝槽柵極結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程中憑借CSTBT結(jié)構(gòu)，也就是其運用載流子儲存效應(yīng)研發(fā)的IGBT，滿足了工業(yè)設(shè)備低損耗、小型化的要求。

T/T1 系列IGBT模塊

T/T1 系列搭載新推出的采用CSTBT*1結(jié)構(gòu)，能夠減少功率損耗。同時在模塊中內(nèi)置了三相整流器，逆變器和CIB。在封裝上采用了相變熱界面材料，提高了熱循環(huán)壽命，大大提高工業(yè)設(shè)備的可靠性。與三菱現(xiàn)有的其他模塊相比，CIB模塊使得緊湊型變頻器外型尺寸約可減小36%，滿足市場小型化的需求。

T/T1 系列同樣在過載工況下容許的最高運行溫度高至175 ℃，發(fā)射極電壓最大為650V，電流為100A，在工業(yè)應(yīng)用上足夠覆蓋不同工況。

3級變頻器用 IGBT模塊

這個系列是3級變頻器專用的IGBT模塊。按照3電平逆變器的要求，對采用CSTBT結(jié)構(gòu)的IGBT規(guī)格進(jìn)行了優(yōu)化。端子位置經(jīng)過精心設(shè)計，1in1/2in1產(chǎn)品的外型尺寸為130mm×67mm，4in1型外型尺寸為115mm×82mm，在尺寸上做到了更小，同時提高了設(shè)計自由度。

同時，這個系列擁有共射連接的雙向開關(guān)模塊，兼容3電平逆變器，功耗約減少了30%。加之采用了新型封裝，大幅減少了雜散電感，對逆變器電路結(jié)構(gòu)起到了極大的簡化作用。

富士 IGBT模塊

IGBT 2-Pack系列

這個系列覆蓋600V-1700V級。2-Pack內(nèi)置了半橋電路。這個系列主要應(yīng)用于UPS、通用變頻器、電力鐵路、大型太陽能發(fā)電等的大范圍轉(zhuǎn)換器。模塊大功率的同時保證了相當(dāng)?shù)目煽啃浴?/p>

以M254 1200V/600A為例，這個系列有三大特征。一是開關(guān)高速，二是采用了電壓激勵，三則是采用了低電感外殼。每個產(chǎn)品包含兩個IGBT芯片和兩個FWD芯片。通常在一組中使用三個單元組成PWM逆變器。系列產(chǎn)品的功耗很低，在175℃的最高溫下運行，功耗也僅為3.75kW。

這個系列的短路耐受能力很強，在短路電流和/或電源電壓較低的情況下，IGBT模塊的能力限制為設(shè)備額定電流的幾倍。在發(fā)生短路的情況下，過電流受到限制，使裝置具有較高的短路耐受能力。

小結(jié)

在大功率溝槽技術(shù)方面，英飛凌與三菱處于國際領(lǐng)先水平，富士電機的長處則在反向耐壓這一技術(shù)上。同時，國外頭部公司基于傳統(tǒng)封裝技術(shù)研發(fā)出的多種先進(jìn)封裝技術(shù)，能夠大幅提高模塊的功率密度、散熱性能與長期可靠性，這也是值得國內(nèi)廠商關(guān)注的一點。

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編輯：jq