EconoDUAL? 3 封裝IGBT模塊:FUJI富士代替IFX英飛凌一覽表

2019-10-14 20:54:26 Westpac Electronics
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EconoDUAL? 3 封裝IGBT模塊:FUJI富士代替IFX英飛凌一覽表

出類拔萃的 IGBT 技術適用于中等功率應用

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1200V 和 1700V電壓等級,以及從 完整電流范圍。出色的機械堅固性、功率循環能力、為電機驅動、CAV、風力渦輪機、太陽能和混合動力車輛應用提供了可靠、經濟高效的解決方案。EconoDUAL?3 模塊可用于三電平、半橋、H 橋和斬波器拓撲結構,以實現高效的逆變器設計。

X 系列芯片的主要特征 

1. 更薄的漂移層 - 降低導通壓降 - 降低開關損耗

 2. 細小化溝槽門極結構 - 降低導通壓降 - 降低開關損耗 

3. 優化場截止層 - 抑制電壓振蕩 - 降低高溫漏電流 

2.1 導通壓降和關斷損耗之間平衡關系的改善 圖 1-3 顯示了第 7 代 X 系列和第 6 代 V 系列 IGBT 芯片輸出特性的比較。如圖所示,在額定電流條件 下,第 7 代 X 系列的導通壓降(集電極-發射極電壓)VCE(sat)降低了約 0.25V。通過降低導通壓降,可以 減小電流流過 IGBT 時產生的導通損耗(電流×導通壓降),從而可以進一步提高電力變換裝置的效率。

圖 1-4 顯示了第 7 代 X 系列和第 6 代 V 系列的關斷比較波形。通過應用更薄的漂移層及增強正效果, 顯著地降低了拖尾電流,使得 X 系列的關斷損耗降低了 10%。 圖 1-5 顯示了 IGBT 導通壓降和關斷損耗之間的平衡關系。與 V 系列相比,X 系列的導通壓降降低了 0.25V。 通過上述改善,盡管第 7 代的 IGBT 芯片尺寸有所減小,但卻實現了更低的損耗。

2.2 漏電流的改善 IGBT 在集電極和發射極之間施加反向偏壓時的漏電流具有隨著溫度的升高而增加的特性。由于在這種 高溫下的漏電流發生的損耗,使結溫進一步上升,并且隨著溫度的升高,進一步增加了漏電流,在這種 情況下可能會導致熱失控損壞。通過優化了場截止層,和第 6 代 V 系列相比,第 7 代 X 系列 IGBT 在高 溫下的漏電流降低了 28%,同時也降低了熱失控的風險,從而保證了能夠連續工作在 175℃的結溫。 2.3 FWD 反向恢復特性的改善 第 7 代 X 系列 IGBT 模塊,不僅改善了 IGBT 芯片的特性,還改善了并聯在 IGBT 上的二極管特性。 (FWD:Free Wheeling Diode) X 系列的 FWD 器件通過減小漂移層的厚度來降低正向電壓(VF)。然而,通常在二極管的漂移層變薄 時,反向恢復時耗盡層容易到達底面,從而在反向恢復時會發生電壓振蕩的問題。在 X 系列的 FWD 器 件中,通過優化芯片底面結構,可以抑制反向恢復運行期間耗盡層的延伸,防止耗盡層到達底面,從而 抑制反向恢復時的電壓振蕩和浪涌電壓。圖 1-6 表示了第 7 代 X 系列和第 6 代 V 系列的 FWD 的比較特 性。圖 1-6(a)所示,反向恢復峰值電流和拖尾電流都減小了,實現了更加平緩的反向恢復波形。而圖 1-6(b)則顯示了反向恢復損耗和正向電壓之間平衡關系的改善,與第 6 代 V 系列相比,相同的 VF 條件 下第 7 代 X 系列反向恢復損耗降低了約 30%。 一般而言,當模塊開關時發生的電磁干擾(EMI: Electro Magnetic Interference)取決于電壓斜率 dv/dt。 將反向恢復波形變軟的目的是通過降低 dv/dt 來改善 EMI。

X 系列的封裝技術特征

第 7 代 X 系列保證連續運行期間的結溫 Tvjop=175℃。為了實現這點,提高 IGBT 以及 FWD 芯片的效 率和尺寸是必不可少的。但是另一方面,由于芯片小型化而增加的功率密度導致芯片溫度的增加,因此 可能降低器件的可靠性。在第 7 代 IGBT 模塊中,通過優化模塊結構以及新開發的高耐熱和高可靠性封 裝解決了這個問題。

 ? 新材料的開發 - 高散熱陶瓷絕緣基板 ? 散熱性、可靠性提升 - 高耐熱硅凝膠

 ? 在 175℃時保證長期的絕緣性 - 高強度焊錫 

? ΔTvj 功率循環耐量的提升 ? 模塊結構的優化 - 綁定線直徑/長度優化



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