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英飞凌IGBT 技术和产品概述及其应用领域

IGBT芯片技术及其发展：
功率半导体在整个电能供应链中扮演重要角色。

如何提高功率密度是功率器件发展的主题：

芯片技术和功率密度：

芯片技术的发展趋势——以600/650V 为例

600V IGBT 新的里程碑——HighSpeed3：

器件型号芯片技术 Ic [A]@100°C 大小[mm2]

SPW47N60C3 CoolmosTM C3 30   69.3
IKW30T60 TRENCHSTOPTM 30   15.2
IGW40N60H3 High Speed 3   40 19.3

HighSpeed3 特性

 芯片面积只有CoolMOS的28%

 功率密度高

 芯片和模块成本低

 在高温在拖尾电流也很小

 关断特性接近于CoolMOS，Eoff是IGBT3的40%,是CoolMOS的120%

 平滑的开关波形，振荡很有限

TRENCHSTOP™5 - 25°C Trade-off 曲线 Vce(sat) 对 Eoff：

与英飞凌的 Best-in-class Highspeed3 比, TRENCHSTOPTM5 :

 >60% 低的开关损耗

 10% 低的导通损耗

TRENCHSTOP™ 5开关特性 – 接近MOSFET的开关特性，消除拖尾电流。

TRENCHSTOP™5 – 应用目标，填补IGBT与MOSFET之间的中到高频开关应用

650V TRENCHSTOP™5，产品家族。
F5：

 超高性能版本

 需要超低寄生电感设计

 开关频率：~120kHz
H5：

 逆导型IGBT

 用于软开关，如准谐振感应加热
R5：

 逆导型IGBT

 用于软开关，如准谐振感应加热
L5：

低饱和压降

目标： Vcesat =1V @ Inom, 25°C
600V/650V 芯片技术的发展：

发展背景：

• 600V 主要应用220V 马达驱动,电源，以小功率为主。

• 电动汽车，太阳能等新兴应用功率大，追求高效率，对芯片技术有新的要求

IGBT2---IGBT3

 di/dt 降低 25%.

 过电压减小25%

 更短的拖尾电流

 关断损耗在同一水平

 短路时间 6us

600V---650V

 di/dt 进一步降低

 关断损耗增加

 短路时间 10us

 耐压增加 50V

 电压余量增加180V

芯片技术的发展趋势——IGBT4 回顾：

IGBT4 P4 的软特性：

2400A-模块的关断特性 at Tvj=25°C , Ic= 0,5 Inom (Rg=0,3Ohm,没有有源嵌位)

IGBT 3 E3 在测试条件下, 300V 直流电压下就开始振荡。

IGBT4 P4 (High Power)，在测试条件下,电压可以达到 Vce=800V ,限制是电压过冲而没有振荡,这种电压过冲可以通过有源嵌位来控制。

带优化的 EmCon4 二极管IGBT，FF600R12ME4C Eon 开通特性：

 软特性二极管允许开通得更快

 降低开通损耗 Eon

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