PT)技術(shù)會(huì)有比較高的載流子注入系數(shù),而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進(jìn)行控制致使其輸運(yùn)效率變壞。另一方面,非穿通(NPT)技術(shù)則是基于不對少子壽命進(jìn)行殺傷而有很好的輸運(yùn)效率,不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。進(jìn)而言之,非穿通(NPT)技術(shù)又被軟穿通(LPT)技術(shù)所代替,它類似于某些人所謂的"軟穿通"(SPT)或"電場截止"(FS)型技術(shù),這使得"成本-性能"的綜合效果得到進(jìn)一步改善。1996年,CSTBT(載流子儲存的溝槽柵雙極晶體管)使第5代IGBT模塊得以實(shí)現(xiàn)[6],它采用了弱穿通(LPT)芯片結(jié)構(gòu),又采用了更先進(jìn)的寬元胞間距的設(shè)計(jì)。包括一種"反向阻斷型"(逆阻型)功能或一種"反向?qū)ㄐ?(逆導(dǎo)型)功能的IGBT器件的新概念正在進(jìn)行研究,以求得進(jìn)一步優(yōu)化。IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動(dòng),各種驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路,高性能IGBT芯片,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向高壓大電流發(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(jī)車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT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,降低電路接線電感。 Infineon的IGBT模塊常用的電壓為:600V,1200V,1700V。黑龍江英飛凌infineonIGBT模塊
公共柵極單元100與第1發(fā)射極單元101和第二發(fā)射極單元201之間通過刻蝕方式進(jìn)行隔開;第二表面上設(shè)有工作區(qū)域10和電流檢測區(qū)域20的公共集電極單元200;接地區(qū)域30則設(shè)置于第1發(fā)射極單元101內(nèi)的任意位置處;電流檢測區(qū)域20和接地區(qū)域30分別用于與檢測電阻40連接,以使檢測電阻40上產(chǎn)生電壓,并根據(jù)電壓檢測工作區(qū)域10的工作電流。具體地,工作區(qū)域10和電流檢測區(qū)域20具有公共柵極單元100和公共集電極單元200,此外,電流檢測區(qū)域20還具有第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202,檢測電阻40則分別與第二發(fā)射極單元201和接地區(qū)域30連接。此時(shí),在電流檢測過程中,工作區(qū)域10由公共柵極單元100提供驅(qū)動(dòng),以使公共集電極單元200上的電流ic通過第二發(fā)射極單元201達(dá)到檢測電阻40,從而可以在檢測電阻40上產(chǎn)生測試電壓vs,進(jìn)而可以根據(jù)該測試電壓vs檢測工作區(qū)域10的工作電流。因此,在上述電流檢測過程中,電流檢測區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201相當(dāng)于沒有公共柵極單元100提供驅(qū)動(dòng),即對于igbt芯片的電子和空穴兩種載流子形成的電流,電流檢測區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201只獲取空穴形成的電流作為檢測電流,從而避免了檢測電流受公共柵極單元100的電壓的影響。 四川代理英飛凌infineonIGBT模塊銷售廠家IGBT模塊采用預(yù)涂熱界面材料(TIM),能讓電力電子應(yīng)用實(shí)現(xiàn)一致性的散熱性能。
因?yàn)楦咚匍_斷和關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生很高的尖峰電壓,及有可能造成IGBT自身或其他元件擊穿。(3)IGBT開通后,驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)提供足夠的電壓、電流幅值,使IGBT在正常工作及過載情況下不致退出飽和而損壞。(4)IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響,RG較大,有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率,但會(huì)增加IGBT的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗;RG較小,會(huì)引起電流上升率增大,使IGBT誤導(dǎo)通或損壞。RG的具體數(shù)據(jù)與驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)及IGBT的容量有關(guān),一般在幾歐~幾十歐,小容量的IGBT其RG值較大。(5)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力及對IG2BT的保護(hù)功能。IGBT的控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路等應(yīng)與其高速開關(guān)特性相匹配,另外,在未采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施情況下,G—E斷不能開路。四、IGBT的結(jié)構(gòu)IGBT是一個(gè)三端器件,它擁有柵極G、集電極c和發(fā)射極E。IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號如圖所示。如圖所示為N溝道VDMOSFFT與GTR組合的N溝道IGBT(N-IGBT)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖。IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū),形成丁一個(gè)大面積的PN結(jié)J1。由于IGBT導(dǎo)通時(shí)由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子,因而對漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制,可仗IGBT具有很強(qiáng)的通流能力。介于P+注入?yún)^(qū)與N-漂移區(qū)之間的N+層稱為緩沖區(qū)。
該電場會(huì)阻止P區(qū)空穴繼續(xù)向N區(qū)擴(kuò)散。倘若我們在發(fā)射結(jié)添加一個(gè)正偏電壓(p正n負(fù)),來減弱內(nèi)建電場的作用,就能使得空穴能繼續(xù)向N區(qū)擴(kuò)散。擴(kuò)散至N區(qū)的空穴一部分與N區(qū)的多數(shù)載流子——電子發(fā)生復(fù)合,另一部分在集電結(jié)反偏(p負(fù)n正)的條件下通過漂移抵達(dá)集電極,形成集電極電流。值得注意的是,N區(qū)本身的電子在被來自P區(qū)的空穴復(fù)合之后,并不會(huì)出現(xiàn)N區(qū)電子不夠的情況,因?yàn)閎電極(基極)會(huì)提供源源不斷的電子以保證上述過程能夠持續(xù)進(jìn)行。這部分的理解對后面了解IGBT與BJT的關(guān)系有很大幫助。MOSFET:金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管,簡稱場效晶體管。內(nèi)部結(jié)構(gòu)(以N-MOSFET為例)如下圖所示。MOSFET內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號在P型半導(dǎo)體襯底上制作兩個(gè)N+區(qū),一個(gè)稱為源區(qū),一個(gè)稱為漏區(qū)。漏、源之間是橫向距離溝道區(qū)。在溝道區(qū)的表面上,有一層由熱氧化生成的氧化層作為介質(zhì),稱為絕緣柵。在源區(qū)、漏區(qū)和絕緣柵上蒸發(fā)一層鋁作為引出電極,就是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。上節(jié)我們提到過一句,MOSFET管是壓控器件,它的導(dǎo)通關(guān)斷受到柵極電壓的控制。我們從圖上觀察,發(fā)現(xiàn)N-MOSFET管的源極S和漏極D之間存在兩個(gè)背靠背的pn結(jié),當(dāng)柵極-源極電壓VGS不加電壓時(shí)。 第五代據(jù)說能耐200度的極限高溫。
廣泛應(yīng)用在斬波或逆變電路中,如軌道交通、電動(dòng)汽車、風(fēng)力和光伏發(fā)電等電力系統(tǒng)以及家電領(lǐng)域。此外,半導(dǎo)體功率模塊主要包括igbt器件和fwd,在實(shí)際應(yīng)用中,為了保證半導(dǎo)體功率模塊能夠保證安全、可靠的工作,通常在半導(dǎo)體功率模塊的dcb板上增加電流傳感器以及溫度傳感器,以對半導(dǎo)體功率模塊中的器件進(jìn)行過電流和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控,方便電路進(jìn)行保護(hù)。現(xiàn)有技術(shù)中主要通過在igbt器件芯片內(nèi)集成電流傳感器,并利用鏡像電流檢測原理實(shí)現(xiàn)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控,例如,對于圖2中的電流敏感器件,在igbt器件芯片有源區(qū)內(nèi)按照一定面積比如1:1000,隔離開1/1000的源區(qū)金屬電極作為電流檢測的電流傳感器1,該電流傳感器1的集電極和柵極與主工作區(qū)是共用,發(fā)射極則是分開的,因此,在電流傳感器1的源區(qū)金屬上引出電流以測試電極,并在外電路中檢測測試電極中的電流,從而檢測器件工作中電流狀態(tài)。但是,在上述鏡像電流檢測中,受發(fā)射極引線的寄生電阻和電感產(chǎn)生的阻抗的影響,電流檢測精度會(huì)降低,因此,現(xiàn)有方法主要采用kelvin連接,如圖3所示,當(dāng)柵極高電平時(shí),電流傳感器1與主工作區(qū)分別流過電流,電流傳感器1的電流流過檢測電阻40到主工作區(qū)發(fā)射區(qū)金屬后通過主工作區(qū)發(fā)射極引線到地。 因?yàn)榇蠖鄶?shù)IGBT模塊工作在交流電網(wǎng)通過單相或三相整流后的直流母線電壓下。內(nèi)蒙古英飛凌infineonIGBT模塊推薦貨源
斬波IGBT模塊:以FD開頭。其實(shí)這個(gè)完全可以使用FF半橋來替代。只要將另一單元的IGBT處于關(guān)閉狀態(tài)。黑龍江英飛凌infineonIGBT模塊
可控硅可控硅簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件,實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動(dòng)系統(tǒng)中得到了的應(yīng)用??煽毓璺謫蜗蚩煽毓韬碗p向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,簡稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負(fù)脈沖)可使其正向(或反向)導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡單,沒有反向耐壓問題,因此特別適合做交流無觸點(diǎn)開關(guān)使用。IGBTIGBT絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。 黑龍江英飛凌infineonIGBT模塊