搜索

IGBT的分类及主要参数

[复制链接]
66|2
 楼主 | 2021-3-1 21:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
  IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为新型电力半导体场控自关断器件,集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体,具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时,各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可性、低成本技术,主要采用1um以下制作工艺,研制开发取得一些新进展。

  分类及其含义说明

  1、低功率IGBT

  IGBT应用范围一般都在600V、1KA、1KHz以上区域,为满足家电行业的发展需求,摩托罗拉、ST半导体、三菱等公司推出低功率IGBT产品,实用于家电行业的微波炉、洗衣机、电磁灶、电子整流器、照相机等产品的应用。

  2、U-IGBT

  U(沟槽结构)--TGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞内部形成沟槽式栅极。采用沟道结构后,可进一步缩小元胞尺寸,减少沟道电阻,提高电流密度,制造相同额定电流而芯片尺寸最少的产品。现有多家公司生产各种U—IGBT产品,适用低电压驱动、表面贴装的要求。

  3、NPT-IGBT

  NPT(非传统型)--IGBT采用薄硅片技术,以离子注入发射区代替高复杂、高成本的厚层高阻外延,可降低生产成本25%左右,耐压越高成本差越大,在性能上更具有特色,高速、低损耗、正温度系数,无锁定效应,在设计600—1200V的IGBT时,NPT—IGBT可*性最高。西门子公司可提供600V、1200V、1700V系列产品和6500V高压IGBT,并推出低饱和压降DLC型NPT—IGBT,依克赛斯、哈里斯、英特西尔、东芝等公司也相继研制出NPT—IGBT及其模块系列,富士电机、摩托罗拉等在研制之中,NPT型正成为IGBT发展方向。

  4、SDB--IGBT

  鉴于目前厂家对IGBT的开发非常重视,三星、快捷等公司采用SDB(硅片直接键合)技术,在IC生产线上制作第四代高速IGBT及模块系列产品,特点为高速,低饱和压降,低拖尾电流,正温度系数易于并联,在600V和1200V电压范围性能优良,分为UF、RUF两大系统。

  5、超快速IGBT

  国际整流器IR公司的研发重点在于减少IGBT的拖尾效应,使其能快速关断,研制的超快速IGBT可最大限度地减少拖尾效应,关断时间不超过2000ns,采用特殊高能照射分层技术,关断时间可在100ns以下,拖尾更短,重点产品专为电机控制而设计,现有6种型号,另可用在大功率电源变换器中。

  6、IGBT/FRD

  IR公司在IGBT基础上推出两款结合FRD(快速恢复二极管)的新型器件,IGBT/FRD有效结合,将转换状态的损耗减少20%,采用TO—247外型封装,额定规格为1200V、25、50、75、100A,用于电机驱动和功率转换,以IGBT及FRD为基础的新技术便于器件并联,在多芯片模块中实现更平均的温度,提高整体可靠性。

  7、IGBT功率模块

  IGBT功率模块采用IC驱动,各种驱动保护电路,高性能IGBT芯片,新型封装技术,从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。PIM向高压大电流发展,其产品水平为1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于变频调速外,600A/2000V的IPM已用于电力机车VVVF逆变器。平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB,用于舰艇上的导弹发射装置。IPEM采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB,大大降低电路接线电感,提高系统效率,现已开发成功第二代IPEM,其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为IGBT发展热点。

  IGBT的主要参数

  (1)额定集电极—发射极电压u。,。——在室温下,IGBT所允许的最高集电极—发射极问电压,一般为其击穿电压U(BR) CEO的60 %~80%。其单位为V;

  (2)额定栅极—发射极电压UGER ——在室温下,当 IGBT的集电极—发射极间电压为UCER时,栅极—发射极问允许施加的最高电压,一般小于20V。其单位为V;

  (3)集电极通态电流Ic——在室温下,当 IGBT导通时,集电极允许通过的最大电流的有效值称为IGBT的额定电流,用ICE表示;而允许通过的峰值电流用ICM表示。在电流脉冲宽度为1μs时,ICM≈2ICE,其单位为A;

  (4)集电极最大功耗PCM ——在室温下,IGBT集电极允许的最大功耗。其单位为W;

  (5)栅极漏电流 IGEO——在室温下,当 UCE= 0V、栅极—发射极电压为其额定值UGER时,IGBT栅极—发射极间的电流。其单位为μA;

  (6)集电极断态电流 ICES一一在室温下,当集电极—发射极间电压为额定值UCER,栅极—发射极电压UGE =0时的集电极电流,即集电极漏电流。其单位为mA;

  (7)栅极—发射极开启电压UGE(th)——在室温下,IGBT从关断状态进入导通状态时,栅极—发射极间电压。其单位为V;

  (8)集电极—发射极饱和电压UCE(sat)—— 在室温下,集电极—发射极间的电压降,一般为3V以下。其单位为V;

  (9)栅极电容C,。,-IGBT栅极—发射极间的输入 电容,一般为3000一  30000pF;

  (10)导通延迟时间td——在室温下,栅极-发射极问电压从反向偏置变到UGE=UGE(th)所需的时间。其单位为μs或ns;

  (11)电流上升时间tir——在室温下,在导通过程中,从栅极—发射极电压达到开启电压UGE(th)起,到集电极电流达到 ICM所需的时间。其单位为μs或ns;

  (12)电压下降时间tuf——在室温下,在导通过程中,从.IGBT的集电极—发射极间电压开始下降起,到集电极—发射极电压达到饱和电压UCE(sat)所需的时间。其单位为vs或ns;

  (13)导通时间ton——ton=td+tir+tuf。其单位为μs或ns;

  (14)存储时间ts——在室温下,在关断过程中,从IGBT的栅极—发射极开始下降起,到栅极—发射极电压下降到UGE=UGE(th),集电极电流开始下降所需的时间。其单位为μs或ns;

  (15)电压上升时间tur——在室温下,在关断过程中,从IGBT的集电极电流开始下降起,到因di/dt的作用产生电压过冲所需的时间。其单位为μs或ns;

  (16)电流下降时间tif ——在室温下,在关断过程中,从IGBT的集电极—发射极间产生电压过冲起,到集电极电流下降到集电极—发射极漏电流所需的时间。其单位为μs或ns;

  (17)关断时间toff——toff=ts+tur+tif。其单位为μs或ns;

  (18) du/dt-在室温下,IGBT不产生误导通,集电极—发射极问所能承受的最大的电压上升率。其单位为V/μs;

  (19)热阻Rθ——在室温下,单位功耗引起 IGBT管芯的温升。其单位为℃/W;

  (20)最高允许结温TjM ——IGBT所允许的最高结温。其单位为℃。TjM与IGBT的封装形式有关。对于塑封单管IGBT,TjM =125℃;对于模块化封装的IGBT,TjM=150℃。

  PT-IGBT与NPT-IGBT的区别

  PT-IGBT与NPT-IGBT是同是采用沟槽栅或平面栅技术,但是他们的发展方向不一致。

  ·PT-IGBT:采用平面栅或者沟槽栅,技术改进的主要方向是控制载流子寿命和优化N+缓冲区。

  ·NPT-IGBT:采用平面栅或者沟槽栅,技术改进的主要方向是减小芯片厚度.。

使用特权

评论回复

相关帖子

 楼主 | 2021-3-1 21:02 | 显示全部楼层
PT与NPT型IGBT是目前的主流产品类型,600V 电压规格的IGBT基本上是PT型,600v以下则全是PT型。

使用特权

评论回复
| 2021-3-5 21:23 | 显示全部楼层
跟电压没有关系

ABB技术路线:SPT, SPT+, SPT++,TSPT+ chips

IFX技术路线:TRENCHSTOP,已经到了第七代

Mitsubishi:CSTBT,到了第七代

使用特权

评论回复
扫描二维码,随时随地手机跟帖
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

我要发帖 我要提问 投诉建议 申请版主

快速回复

您需要登录后才可以回帖
登录 | 注册
高级模式

论坛热帖

在线客服 快速回复 返回顶部 返回列表