二極管+IGBT：新架構(gòu)能帶來什么新應(yīng)用？

技術(shù)特點(diǎn)：

逆向?qū)ㄐ?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/IGBT">IGBT將二極管和IGBT集成在同一個(gè)晶片里

節(jié)省空間，價(jià)格低

175度的結(jié)溫，EMI效果良好

應(yīng)用領(lǐng)域：

洗衣機(jī)、洗碗器、吸塵器、空調(diào)、冰箱的壓縮機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)、風(fēng)扇

由于現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的消耗也是急劇增加，我們?nèi)绾稳p少能源的損耗做到節(jié)能減排?這就要求我們的產(chǎn)品有一個(gè)更高的效率，更低的成本。而對(duì)于一個(gè)高性能的系統(tǒng)來說，半導(dǎo)體器件的選擇尤為重要。今天我給大家介紹的就是英飛凌一個(gè)新的逆向?qū)ㄐ?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/IGBT">IGBT。我們知道傳統(tǒng)的IGBT，二極管和IGBT是分開的兩個(gè)晶圓，而這一款新的逆向?qū)ㄐ虸GBT是將二極管和IGBT集成在同一個(gè)晶圓上面，它們有相同的電流等級(jí)。新的逆向?qū)ㄐ虸GBT引用了哪些技術(shù)呢?首先的話，它引入了場(chǎng)終止技術(shù)，也就是它大大的減小了晶圓的厚度，使它有一個(gè)非常低的飽和導(dǎo)通壓降，從而提高了整體的效率。第二點(diǎn)是引入了一個(gè)溝道柵技術(shù)，進(jìn)一步減少了飽和導(dǎo)通壓降，因?yàn)轱柡蛯?dǎo)通壓降是由載流子的濃度來決定，而引入溝道柵相當(dāng)于為載流子引入了一個(gè)通道，使它的飽和導(dǎo)通壓將進(jìn)一步減小，從而減小導(dǎo)通損耗。第三是引用了一個(gè)逆向?qū)ㄐ投O管，將這個(gè)二極管集成在IGBT里面可以大大減少它的體積。

目前這種逆向?qū)ㄐ虸GBT有兩種封裝形勢(shì)，一種是IPAK封裝，另外是DPAK封裝，電流有4安、6安、10安和15安四個(gè)等級(jí)。它主要的特點(diǎn)就是有非常低的價(jià)格，還有節(jié)省空間。半導(dǎo)體器件它的成本主要取決于兩個(gè)方面，一個(gè)是它的晶圓，減少晶圓的數(shù)量，從兩個(gè)晶圓減少到一個(gè)晶圓可以減少成本。另外的話，這種T0220的封裝還有這種D2PARK封裝可以減少成IPARK封裝和DPARK封裝，同時(shí)減少封裝的成本，減少了封裝的話同樣會(huì)減少它的空間，但是減少了晶圓的話會(huì)不會(huì)對(duì)它的性能造成影響?首先我們來看一下，同樣它有一個(gè)非常低的飽和導(dǎo)通壓降，對(duì)它的性能絲毫沒有任何影響。另外可以通過改變門級(jí)驅(qū)動(dòng)電阻，在寬范圍調(diào)節(jié)它的開通和關(guān)斷的時(shí)間，有一個(gè)非常好的EMI效果，非常平滑的開關(guān)波形，5us的短路保護(hù)能力，最高結(jié)溫可以達(dá)到175度。這個(gè)是這種逆向?qū)ㄐ虸GBT的主要參數(shù)，這個(gè)是它的擊穿電壓，這個(gè)是它的電流，這是175度飽和導(dǎo)通壓降，這是開關(guān)的能力，這是短路保護(hù)的能力，這是它的門級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓，基本上對(duì)于一個(gè)200W的產(chǎn)品可以選擇4安的IGBT，600W的話可以選擇一個(gè)6安的，1000W可以選擇一個(gè)10安的，1500W的可以選擇15W的產(chǎn)品。

從功率密度來說如果選用這種小封裝的IPARK產(chǎn)品去取代TO220封裝的話，面積可以減少75%，高度可以減少49%。而用這種DPARK封裝產(chǎn)品的話，如果去取代D2PARK這種產(chǎn)品，它的面積可以減少63%，高度同樣可以減少到49%。

這是一個(gè)實(shí)際的PCP板上的IGBT的圖，我們看到如果用D2PARK的話，它兩顆的面積大概在2.5厘米，而如果使用DPARK封裝的話可以減少到1.5厘米左右，同時(shí)它跟IGBT模塊來相比的話可以節(jié)省0.5個(gè)美金的成本，所以對(duì)于一些消費(fèi)類市場(chǎng)低成本的產(chǎn)品這個(gè)相當(dāng)重要的。

總結(jié)一下IGBT的重要特點(diǎn)，一個(gè)是成本，因?yàn)樗捎玫氖且粋€(gè)晶圓，所以它的成本有很大的優(yōu)勢(shì);另外因?yàn)闇p少了它的封裝，可以給PCB留下更多的空間，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的功率密度。同時(shí)它也有一個(gè)非常好的性能，非常低的飽和導(dǎo)通壓降，一個(gè)非常軟的開關(guān)特性對(duì)EMI非常有幫助，它還有一個(gè)很好的溫度特性，最高溫度可以達(dá)到175度。藍(lán)色曲線是逆向?qū)ㄐ虸GBT和目前TO220封裝的飽和導(dǎo)通壓降的比較。這是用一個(gè)6安的產(chǎn)品在做比較，當(dāng)這個(gè)電流在6安的時(shí)候可以看到飽和導(dǎo)通壓降非常的低。

衡量一個(gè)IGBT的好壞有兩個(gè)非常重要的指標(biāo)，一個(gè)就是它的飽和導(dǎo)通壓降，就是Vce(sat)，另外一個(gè)就是開關(guān)損耗，也就是Eoff。對(duì)于低頻的應(yīng)用來說，飽和導(dǎo)通壓降是占有絕對(duì)支配地位的，所以選擇這種RC-Drives的IGBT會(huì)是一個(gè)非常好的選擇，因?yàn)榭梢钥吹竭@種RC-Drives IGBT的飽和導(dǎo)通壓降是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市面上的一些產(chǎn)品。這個(gè)是在一個(gè)無刷電機(jī)上面的損耗的分析。