研發進展IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導體場控自關斷器件,集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體,具有輸進阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。與此同時,各大半導體生產廠商不斷開發IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠、低本錢技術,主要采用1um以下制作工藝,研制開發取得一些新進展。
1、低功率IGBT
IGBT應用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區域,為滿足家電行業的發展需求,摩托羅拉、ST半導體、三菱等公司推出低功率IGBT產品,實用于家電行業的微波爐、洗衣機、電磁灶、電子整流器、照相機等產品的應用。
2、U-IGBT
U(溝槽結構)--TGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞內部形成溝槽式柵極。采用溝道結構后,可進一步縮小元胞尺寸,減少溝道電阻,進步電流密度,制造相同額定電流而芯片尺寸zui少的產品。現有多家公司生產各種U—IGBT產品,適用低電壓驅動、表面貼裝的要求。
3、NPT-IGBT
NPT(非傳統型)--IGBT采用薄硅片技術,以離子注進發射區代替高復雜、高本錢的厚層高阻外延,可降低生產本錢25%左右,耐壓越高本錢差越大,在性能上更具有特色,高速、低損耗、正溫度系數,無鎖定效應,在設計600—1200V的IGBT時,NPT—IGBT可靠性zui高。西門子公司可提供600V、1200V、1700V系列產品和6500V高壓IGBT,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,富士電機、摩托羅拉等在研制之中,NPT型正成為IGBT發展方向。
4、SDB--IGBT
鑒于目前廠家對IGBT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600V和1200V電壓范圍性能優良,分為UF、RUF兩大系統。
5、超快速IGBT
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zui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,重點產品專為電機控制而設計,現有6種型號,另可用在大功率電源變換器中。
6、IGBT/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,IGBT/FRD有效結合,將轉換狀態的損耗減少20%,采用TO—247外型封裝,額定規格為1200V、25、50、75、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均勻的溫度,進步整體可靠性。
7、IGBT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,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向高壓大電流發展,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。平面低電感封裝技術是大電流IGBT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,進步系統效率,現已開發成功第二代IPEM,其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發展熱門。