IGBT研發新進展

IGBT（絕緣雙極晶體管)作為新型電源適配器半導體場控制關斷器件?集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體,具有輸入阻抗高?電壓控制功耗低?控制電路簡單?耐高壓?承受電流大等特性,在各種電源適配器變換中獲得極廣泛的應用,與此同時,各家電源適配器生產廠商不斷開發GBT的耐高壓?大電流?高速,低飽和壓降?高可靠性和低成本技術,主要采用1μm以下制作工藝,研制開發取得一些新進展。

  ①U-IGBT。U(溝槽結構)-IGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞內部形成溝槽式幫極采用溝道結構后,可進一步縮小元胞尺寸,減少溝道電阻,提高電流密度,制造額定電流相同而芯片尺寸最小的產品,現有多家電源適配器公司生產各種U-IGBT產品,可滿足低電壓驅動和表面貼裝的要求。

  ②NPT-IGBT?NPT(非穿通型)-IGBT采用薄硅片技術,以離子注人發射區代替高復雜,高成本的厚層高阻外延,可降低生產成本25%左右,耐壓越高成本差越大,在性能上更具特色,高速,低損耗?正溫度系數,無鎮定效應,在設計600~1200V電源適配器的lGBT時,NPT-IGBT可靠性最高,西門子公司可提供600V.1200V,l700V系列產品和6500V高壓oBT,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?摩托羅拉等公同也正在研制,NPTS型正成為IGBT發展方向。

  ③SDB-IGBT?鑒于目前電源適配器廠家對IBGT的開發非常重視,三星,快捷等公司采用SDB硅片直接鍵合)技術,在IC生產線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產品,特點為高速,低飽和壓降,低拖尾電流,正溫度系數易于并聯,在600~1200V電壓范圍性能優良,分為UF?RUF兩大系統。

  ④超快速lGBT?國際整流器IR公司的研發重點在于減少IGBT的拖尾效應,使其能快速關斷,研制的超快速IGBT可最大限度地減少拖尾效應,關斷時間不超過2000ns,采用特殊高能照射分層技術,關斷時間可在100ns以下,拖尾更短,重點產品是專為電機控制而設計的,現在有6種型號,還可用在大功率電源適配器變換器中。

 ⑤IGBT/FRD。IR公司在IGBT基礎上推出兩款結合FRD（快速恢復二極管）的新型器件.GBT與FRD有效結合,將轉換狀態的損耗減少20%,采用TO-247外形封裝,電源適配器額定規格1200V/25A.1200V/50A?1200V/75A,1200V/100A,用于電機驅動和功率轉換,以IGBT及FRD為基礎的新技術便于器件并聯,在多芯片模塊中實現更平均的溫度,提高整體可靠性。

  ⑥IGBT功率模塊?IGBT功率模塊采用IC驅動?各種驅動保護電路?高性能IGBT芯片和新型封裝技術,從復合功率模塊PIM發展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB?電力模塊IPEM。PIM向高電壓大電流方向發展,其產品水平為1200-1800A/1800~3300V。IPM除用于變頻調速外,600A/2000V的IPM已用于電力機車VvvF逆變器,平面低電感封裝術是大電流IGBT多芯片并聯的關鍵工藝,美國海軍開發出以BGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的導彈發射裝置?IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB,大大降低電路接線電感,提高系統效率,現已開發成功第二代PEM,其中所有的無源元件均以理層方式掩埋在材底中,智能化,模塊化正成為LCBT發展熱點。

⑦低功率電源適配器lGBT.BGBT一般都用在600V,1kA?kHa以上區域,為滿足電源適配器行業的發展需求,摩托羅拉.ST半導體,三菱等公司推出低功率MGBT產品,適用于電源適配器行業的微波爐洗衣機?電磁灶,電子鎮流器?照相機等產品?