安森美半導體是領先的功率元件半導體供應商,提供全面的功率元件,包括MOSFET、IGBT、二極體、寬頻隙(WBG)等分離元件及智能功率模組(IPM)等功率模組,尤其在收購Fairchild半導體後,是全球第二大功率分離元件半導體供應商,在IGBT領域有著不可比擬的優勢,提供同類最佳的IGBT技術和最寬廣的IGBT產品陣容。

安森美半導體在IGBT領域的優勢

安森美半導體在功率元件、IGBT、薄晶圓和封裝技術方面有強大的知識產權陣容,在全球多地擁有IGBT製造設施,量產點火IGBT具有30年經驗,600 V和1200 V溝槽場截止IGBT平臺性能已通過分離產品和功率整合模組(PIM)系列證實。自2016年9月收購Fairchild,安森美半導體的IGBT產品陣容大為擴展,提供600 V、650 V、1200 V、1350 V、1500 V IGBT,採用TO-3P、TO-247、TO-247 4L、TO-220、TO-220 FullPak、D2PAK、DPAK等封裝,用於汽車、太陽能逆變器、不間斷電源(UPS)、電磁爐、電焊機和馬達控制等各種不同應用。

View post on imgur.com


圖1:安森美半導體的IGBT陣容

溝槽柵場截止IGBT技術是當前IGBT領域的一大技術亮點,圖2為安森美半導體的溝槽柵場截止IGBT的橫截面,採用了背面金屬化、背面注入、柵氧化、場氧化、鈍化等工藝,電場分佈呈梯形,可實現優化的導通損耗和開關性能。

View post on imgur.com


圖2:溝槽柵場截止IGBT橫截面

安森美半導體的IGBT具有出色的非鉗位感性開關(UIS)能力,大大增強了在系統發生瞬態事件時的可靠性。UIS用以測試元件的抗雪崩能力,如元件在擊穿後能承受的能量水準。UIS能力不依賴於擊穿電壓。

安森美半導體的FSIII 超場截止1200 V IGBT採用公司專有的超場截止溝槽技術,並與一個具有軟關斷特性的快速恢復二極體(FRD)共同封裝在一起,提供最小的反向恢復損耗。FSIII FRD採用更薄的外延層、優化的外延緩衝層和更少摻雜的陽極,表現出更低的正向壓降(VF)、更軟開關和更低的反向恢復電流(IRRM)。加之其極寬的高度觸發的場截止層,能實現領先行業的總開關損耗,為大功率開關系統在電源能效方面設立新的基準。如NGTB40N120FL3WG的總開關損耗為2.7毫焦耳(mJ),而NGTB25N120FL3WG的總開關損耗為1.7 mJ。兩款元件在各自額定電流下的VCEsat均為1.7 V,非常適用於UPS和太陽能逆變器。NGTB40N120L3WG經優化提供低導通損耗,額定電流下的VCEsat為1.55 V,總開關損耗為3 mJ,主要針對馬達驅動應用。這些1200 V IGBT還曾在2016年獲《今日電子》與21IC中國電子網聯合頒發「Top 10電源產品獎」,這是於電子業備受認同的確定高品質產品的一個基準。

安森美半導體的FS4 溝槽場截止650 V IGBT,如FGH50T65SQD_F155和FGH75T65SQD_F155,具備高電流能力、高輸入阻抗、快速開關和緊密的參數分佈等特性。
FSIII和FS4都是先進的IGBT技術,提供高性能和強固的IGBT產品。

此外,安森美半導體不光在分離元件上有業界領先的產品,公司還結合在功率模組上的先進技術,推出了用於太陽能逆變器和UPS的T型逆變器 PIM。整合化的模組包括了IGBT及整流器,採用安森美半導體的專有溝槽FS技術 及強固的超快FRD,配置為中點鉗位式T型拓墣結構,能效可超過98%。模組中的IGBT利用在低飽和電壓(Vce)和低關斷損耗(Eoff)之間權衡取捨,恰到好處地優化電路性能,具有最大結溫Tj = 175°C或短路能力。模組中的超快整流器提供低VF性能和高溫能力。可配置的封裝平臺採用大功率直接鍵合銅(DBC)基板技術及專有的壓合(press-fit)引腳,可以提供更高的功率密度、更高的性能與更高的可靠性。

我們對安森美半導體的IGBT PIM模組和競爭對手的IGBT模組進行了能效對比測試,它們被評估用於一個7千瓦的T型逆變器應用,工作於15千赫、200 V交流電壓和650伏直流鏈電壓。結果表明,安森美半導體的IGBT PIM模組能效和熱性能都要優於競爭元件。

用於白家電的IGBT

1. 功率因數校正(PFC) 類應用
PFC類的IGBT主要用於工業、空調等應用,工作頻率在20至40 kHz,峰值電流在20 A至 40 A,要求低雜訊、低開關損耗。

同等工作條件下,IPM結構比分離的PFC結構提供更高的工作頻率,且由於其將升壓線圈佈設在電路板上,從而減小磁芯尺寸,進而降低組裝成本。在220 V交流電壓,4 kW工作頻率下,無橋交錯式PFC的系統總損耗還較分離的升壓PFC降低38%。

View post on imgur.com


表1:安森美半導體用於PFC類白家電的IGBT陣容

2. 逆變器類應用
這類應用主要包括冰箱、洗衣機、洗碗機等,工作頻率在5至20 kHz,峰值電流在3至15 A,要求低功耗、高可靠性,若需降低成本,可轉向採用分離的IGBT。

例如,對於用於冰箱的逆變器,安森美半導體提供600 V NGTB03N60R2DT4G、NGTB05N60R2DT4G、NGTB10N60R2DT4G,採用緊湊的DPAK封裝,提供低飽和電壓VCE(sat),能承受達5 μs的短路,散熱性極佳,有助於設計人員採用簡潔的PCB和實現高能效。

對於用於洗衣機、電鋸的逆變器或馬達,安森美半導體提供採用DPAK封裝的NGTB10N60R2DT4G、採用TO-220F-3FS封裝的NGTB10N60FG和NGTB15N60R2FG,這些IGBT具有低VCE(sat)和高速開關性能,能承受達5 μs的短路,無需隔離元件,提供高能效。

3. 感應加熱類應用
感應加熱類應用分為兩種拓墣結構:單端式和半橋式。單端式結構簡單,主要用於電飯煲、微波爐等低成本應用,需要IGBT、電容及電感等高壓元件,最大功率不超過2 kW,通過電壓諧振實現軟開關,採用高BVces的IGBT,最好具有快速開關性能,電壓範圍在1000至1,500 V,電流在15至30 A;半橋式拓墣主要用於頻率超過2 kW 的高功率應用如電磁爐爐面,需要2個IGBT和隔離的閘極驅動器,通過電流諧振實現軟開關,採用高額定電流的IGBT,最好具有低VCE(sat),電壓範圍在600至650 V,電流在40至60 A。

View post on imgur.com


圖3:單端拓墣(左)和半橋拓墣(右)

View post on imgur.com


表2:安森美半導體用於感應加熱類白家電的IGBT陣容

總結

安森美半導體是領先的IGBT供應商,具備先進的IGBT技術和寬廣的IGBT陣容,提供從600 V到1500 V、涵蓋平面型和溝槽型、FS到FS4的高性能IGBT和IGBT PIM。公司專有的溝槽場截止技術和封裝優勢,完美地平衡開關損耗和導通損耗,能滿足各類應用和不同客戶的需求。

沒有留言

撰寫留言