IGBT研发新进展

IGBT（绝缘双极晶体管)作为新型电源适配器半导体场控制关断器件｡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,在各种电源适配器变换中获得极广泛的应用,与此同时,各家电源适配器生产厂商不断开发GBT的耐高压､大电流､高速,低饱和压降､高可靠性和低成本技术,主要采用1µm以下制作工艺,研制开发取得一些新进展。

  ①U-IGBT。U(沟槽结构)-IGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞内部形成沟槽式帮极采用沟道结构后,可进一步缩小元胞尺寸,减少沟道电阻,提高电流密度,制造额定电流相同而芯片尺寸较小的产品,现有多家电源适配器公司生产各种U-IGBT产品,可满足低电压驱动和表面贴装的要求。

  ②NPT-IGBT｡NPT(非穿通型)-IGBT采用薄硅片技术,以离子注人发射区代替高复杂,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,在性能上更具特色,高速,低损耗､正温度系数,无镇定效应,在设计600~1200V电源适配器的lGBT时,NPT-IGBT可靠性较高,西门子公司可提供600V.1200V,l700V系列产品和6500V高压oBT,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､摩托罗拉等公同也正在研制,NPTS型正成为IGBT发展方向。

  ③SDB-IGBT｡鉴于目前电源适配器厂家对IBGT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600~1200V电压范围性能优良,分为UF､RUF两大系统。

  ④超快速lGBT｡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可较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,重点产品是专为电机控制而设计的,现在有6种型号,还可用在大功率电源适配器变换器中。

 ⑤IGBT/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.GBT与FRD有效结合,将转换状态的损耗减少20%,采用TO-247外形封装,电源适配器额定规格1200V/25A.1200V/50A､1200V/75A,1200V/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。

  ⑥IGBT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芯片和新型封装技术,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向高电压大电流方向发展,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,平面低电感封装术是大电流IGBT多芯片并联的关键工艺,美国海军开发出以BGBT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PEM,其中所有的无源元件均以理层方式掩埋在材底中,智能化,模块化正成为LCBT发展热点。

⑦低功率电源适配器lGBT.BGBT一般都用在600V,1kA､kHa以上区域,为满足电源适配器行业的发展需求,摩托罗拉.ST半导体,三菱等公司推出低功率MGBT产品,适用于电源适配器行业的微波炉洗衣机､电磁灶,电子镇流器､照相机等产品｡