的IGBT芯片技术创新

的IGBT芯片技术创新第1页/共44页August20082逆变器应用中的过载速度电流结点温度时间Tj=125℃第2页/共44页August20083什么都没有发生，但是.....在一段时间后???第3页/共44页August20084最新的IGBT芯片技术创新第4页/共44页August20085(第1

代)“128”正温度系数最大Tj=150

℃“软穿通”电焊机(第3

代)“126”正温度系数“场截止”最大Tj=150℃逆变器应用n+n-CollectorGateEmitterTrench-

IGBTp+135

µmn+p第5页/共44页August20086新旧IGBT芯片技术的比较啤酒厂的拉货马比赛用马速度慢;强壮的;不需要驾驶执照自己可以找到路迅捷

敏感;只能用于观赏娱乐:在照顾和控制的时候不能原谅犯错NPT3,1V;~25mJ/100A@600V,125°C100%功率Trench42,1V;~21mJ/100A@600V,125°C135%

功率第6页/共44页August20087n+n-CollectorGateEmitterTrench4-

IGBTp+125

µmn+p(第4代)“T4”Tj=最大175℃优化的垂直结构减少切换损耗(30%),非常快正温度系数“场截止”相比于Trench3(126,KT3,KE3)，T4具有更低的功耗第7页/共44页August20088与现在的IGBT技术的比较IGBT技术的创新电流密度从85A/cm²增加至130A/cm²低的导通损耗(VCE(sat))开关损耗的减少(Eon+Eoff)门极电荷减少(QG)SPT(128)IGBT3(126)IGBT4(12T4)(12E4)VCE(sat)25°C1.9V1.7V1.8VVCE(sat)125°C2.1V2.0V2.1VEsw125°C22mJ27mJ20mJ/22mJQG(VGE=-8V/+15V)1.2µC0.9µC0.57µC第8页/共44页August20089和126相比较-E4模块具有更高的电流模块芯片EonEoffErecVfVCEsatRth,IRth,D(mJ)(V)(K/W)SKM400GB126D(62mm)IGBT3-T3/

CAL

32948271.62.00.080.18SKM300GB12E4(62mm)IGBT4-E4/

CAL42732231.91.950.10.17饱和损耗切换损耗第9页/共44页August200810IGBT4

更高的强度IGBT技术的创新电流密度从85A/cm²增加至130A/cm²

低的导通损耗(VCE(sat))低的切换损耗(Eon+Eoff)门极电量的减少(QG)ICRM

增加至3xICnom第10页/共44页August200811T4有更低的开关损耗T3T4第11页/共44页August200812T4–开关损耗的减少T4有更低的开关损耗T4需要一个出色的封装第12页/共44页August200813交变电路的寄身环节第13页/共44页August200814竞争对手:+/-没有并联

=高杂散电感第14页/共44页August200815内部直流母线连接,没有并联第15页/共44页August200816低电感设计规则机械设计对杂散电感有极大的影响接头一定要并联=反并联电流=没有磁场Lstray=100%Lstray<20%loop1cm²≈10nH第16页/共44页August200817赛米控:+/-并联=低杂散电感第17页/共44页August200818赛米控–低杂散电感–

并联第18页/共44页August200819赛米控:低杂散电感模块设计模块自身非常重要的低电感设计可以承受更高的di/dt低的端子损耗LCE,stray

≤20nH第19页/共44页August200820赛米控:RBSOA更小的限制是由于模块内部低的电感LCE端子的最大电压:完美适合T4芯片第20页/共44页August200821SKM400GB128D没有安全运行区域T4SKM400GB12T4第21页/共44页August200822SKM600GB126D--SKM400GB12T4D在该规格以内=150度超出规格第22页/共44页August200823IGBT增加Tjmax–1200VIGBT技术的创新运行温度增加至

Tj,max=175°CTjmax=150°CTjmax=175°C第23页/共44页August200824我们必须考虑什么？SKM400GB128DESKM600GB126DSKM400GB12T4具有更高的电流密度的T4IGBT模块第24页/共44页August200825损耗Iout=250A,50Hz,400V,fsw=2KhzT4最大结点温度是150℃–旧的芯片技术最大结点温度是175℃–新的芯片技术IGBT技术损耗的种类损耗125℃第25页/共44页August200826损耗Iout=250A,50Hz,400V,fsw=4Khz125℃T4最大结点温度是150℃–旧的芯片技术最大结点温度是175℃–新的芯片技术芯片技术损耗损耗的种类第26页/共44页August200827损耗Iout=250A,5Hz,50V,fsw=4KhzT4最大结点温度是150

℃–旧的芯片技术最大结点温度是175℃–新的芯片技术芯片技术损耗125℃损耗种类第27页/共44页August200828不同供应商的比较Iout=250A,5Hz,50V,fsw=4KhzT4最大结点温度是150

℃–旧的芯片技术最大结点温度是175℃–新的芯片技术供应商损耗125℃类型第28页/共44页August200829SKM300GBxxxxSKM300GB逆变电流第29页/共44页August200830SKM400GBxxxxxSKM400GB逆变电流第30页/共44页August200831T4提供更高的可靠性第31页/共44页August200832T4和E4SEMITRANS----34mm/62mm封装和SPTIGBT模块相比较有更高的定义芯片等级第32页/共44页August200833T4芯片技术的SEMiX以及SKYPER新模块技术的表现T4IGBT第33页/共44页August200834E4芯片的SEMiX第34页/共44页August200835标准结构对于所有模块内的IGBT只有一组门极发射极触点内部有3xDCB第35页/共44页August200836标准结构–合适吗？3xDCB

共用发射极3xDCB

共用门极第36页/共44页August200837IGBT并联规则T4关断导通非常快第37页/共44页August200838标准结构每一个IGBT可以获得自身的门极电阻非常均匀的电流分布更高的可靠性GESEMiX技术第38页/共44页August200839客户的SEMiX适配板以优化电流平衡的客户的适配板第39页/共44页August200840结论IGBT4

的改善电流密度从85A/cm²增加到130A/cm²(更小的逆变器)切换损耗的减少(Eon+Eoff)门极电荷的减少(QG)ICRM

增加至3xICnom运行温度增加至

Tj,max=175℃切换特性外部门极电阻不能减少di/dt或过电压，推荐使用非常小的门极电阻对于软关断e.g.在短路的情况下增加RGoff

第40页/共44页August200841我们的建议T4有不同的命名T4电流命名是芯