IGBT研發(fā)新進展

IGBT（絕緣雙極晶體管)作為新型電源適配器半導(dǎo)體場控制關(guān)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(yīng)用,與此同時,各家電源適配器生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)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(shù),主要采用1μm以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進展。

  ①U-IGBT。U(溝槽結(jié)構(gòu))-IGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞內(nèi)部形成溝槽式幫極采用溝道結(jié)構(gòu)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較小的產(chǎn)品,現(xiàn)有多家電源適配器公司生產(chǎn)各種U-IGBT產(chǎn)品,可滿足低電壓驅(qū)動和表面貼裝的要求。

  ②NPT-IGBT?NPT(非穿通型)-IGBT采用薄硅片技術(shù),以離子注人發(fā)射區(qū)代替高復(fù)雜,高成本的厚層高阻外延,可降低生產(chǎn)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(shù),無鎮(zhèn)定效應(yīng),在設(shè)計600~1200V電源適配器的lGBT時,NPT-IGBT可靠性較高,西門子公司可提供600V.1200V,l700V系列產(chǎn)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(fā)展方向。

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

  ④超快速lGBT?國際整流器IR公司的研發(fā)重點在于減少IGBT的拖尾效應(yīng),使其能快速關(guān)斷,研制的超快速IGBT可較大限度地減少拖尾效應(yīng),關(guān)斷時間不超過2000ns,采用特殊高能照射分層技術(shù),關(guān)斷時間可在100ns以下,拖尾更短,重點產(chǎn)品是專為電機控制而設(shè)計的,現(xiàn)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(chǔ)上推出兩款結(jié)合FRD（快速恢復(fù)二極管）的新型器件.GBT與FRD有效結(jié)合,將轉(zhuǎn)換狀態(tài)的損耗減少20%,采用TO-247外形封裝,電源適配器額定規(guī)格1200V/25A.1200V/50A?1200V/75A,1200V/100A,用于電機驅(qū)動和功率轉(zhuǎn)換,以IGBT及FRD為基礎(chǔ)的新技術(shù)便于器件并聯(lián),在多芯片模塊中實現(xiàn)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(qū)動?各種驅(qū)動保護電路?高性能IGBT芯片和新型封裝技術(shù),從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)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(fā)展,其產(chǎn)品水平為1200-1800A/1800~3300V。IPM除用于變頻調(diào)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(shù)是大電流IGBT多芯片并聯(lián)的關(guān)鍵工藝,美國海軍開發(fā)出以BGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置?IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB,大大降低電路接線電感,提高系統(tǒng)效率,現(xiàn)已開發(fā)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(fā)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(qū)域,為滿足電源適配器行業(yè)的發(fā)展需求,摩托羅拉.ST半導(dǎo)體,三菱等公司推出低功率MGBT產(chǎn)品,適用于電源適配器行業(yè)的微波爐洗衣機?電磁灶,電子鎮(zhèn)流器?照相機等產(chǎn)品?