IGBT模塊研發(fā)進展

      IGBT（盡緣柵雙極晶體管）作為新型電力半導(dǎo)體場控自關(guān)斷器件，集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體，具有輸進阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電力變換中獲得極廣泛的應(yīng)用。與此同時，各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠、低本錢技術(shù)，主要采用1ｕm以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。

　　

1、低功率IGBT

　　

IGBT應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域，為滿足家電行業(yè)的發(fā)展需求，摩托羅拉、ST半導(dǎo)體、三菱等公司推出低功率IGBT產(chǎn)品，實用于家電行業(yè)的微波爐、洗衣機、電磁灶、電子整流器、照相機等產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　

2、U-IGBT

　　

U（溝槽結(jié)構(gòu)）--TGBT是在管芯上刻槽，芯片元胞內(nèi)部形成溝槽式柵極。采用溝道結(jié)構(gòu)后，可進一步縮小元胞尺寸，減少溝道電阻，進步電流密度，制造相同額定電流而芯片尺寸最少的產(chǎn)品。現(xiàn)有多家公司生產(chǎn)各種U—IGBT產(chǎn)品，適用低電壓驅(qū)動、表面貼裝的要求。

　　

3、NPT-IGBT

　

NPT（非傳統(tǒng)型）--IGBT采用薄硅片技術(shù)，以離子注進發(fā)射區(qū)代替高復(fù)雜、高本錢的厚層高阻外延，可降低生產(chǎn)本錢25%左右，耐壓越高本錢差越大，在性能上更具有特色，高速、低損耗、正溫度系數(shù)，無鎖定效應(yīng)，在設(shè)計600—1200V的IGBT時，NPT—IGBT可靠性最高。西門子公司可提供600V、1200V、1700V系列產(chǎn)品和6500V高壓IGBT，并推出低飽和壓降DLC型NPT—IGBT，依克賽斯、哈里斯、英特西爾、東芝等公司也相繼研制出NPT—IGBT及其模塊系列，富士電機、摩托羅拉等在研制之中，NPT型正成為IGBT發(fā)展方向。

　　

4、SDB--IGBT

　　

鑒于目前廠家對IGBT的開發(fā)非常重視，三星、快捷等公司采用SDB（硅片直接鍵合）技術(shù)，在IC生產(chǎn)線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產(chǎn)品，特點為高速，低飽和壓降，低拖尾電流，正溫度系數(shù)易于并聯(lián)，在600V和1200V電壓范圍性能優(yōu)良，分為UF、RUF兩大系統(tǒng)。

　　

5、超快速IGBT

　　

國際整流器IR公司的研發(fā)重點在于減少IGBT的拖尾效應(yīng)，使其能快速關(guān)斷，研制的超快速IGBT可最大限度地減少拖尾效應(yīng)，關(guān)斷時間不超過2000ns，采用特殊高能照射分層技術(shù)，關(guān)斷時間可在100ns以下，拖尾更短，重點產(chǎn)品專為電機控制而設(shè)計，現(xiàn)有6種型號，另可用在大功率電源變換器中。

　　

6、IGBT/FRD

　　

IR公司在IGBT基礎(chǔ)上推出兩款結(jié)合FRD（快速恢復(fù)二極管）的新型器件，IGBT/FRD有效結(jié)合，將轉(zhuǎn)換狀態(tài)的損耗減少20%，采用TO—247外型封裝，額定規(guī)格為1200V、25、50、75、100A，用于電機驅(qū)動和功率轉(zhuǎn)換，以IGBT及FRD為基礎(chǔ)的新技術(shù)便于器件并聯(lián)，在多芯片模塊中實現(xiàn)更均勻的溫度，進步整體可靠性。

　　

7、IGBT功率模塊

　　

IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動，各種驅(qū)動保護電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術(shù)，從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展，其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調(diào)速外，600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB，大大降低電路接線電感，進步系統(tǒng)效率，現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM，其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱門。