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安森美半導體是領先的功率器件半導體供應商，提供全面的功率器件，包括MOSFET、IGBT、二極管、寬帶隙(WBG)等分立器件及智能功率模塊(IPM)等功率模塊，尤其在收購Fairchild半導體后，是全球第二大功率分立器件半導體供應商，在IGBT領域有著不可比擬的優勢，提供同類最佳的IGBT技術和最寬廣的IGBT產品陣容。 安森美半導體在IGBT領域的優勢 安森美半導體在功率器件、IGBT、薄晶圓和封裝技術方面有強大的知識產權陣容，在全球多地擁有IGBT制造設施，量產點火IGBT具有30年經驗，600 V和1200 V溝槽場截止IGBT平臺性能已通過分立產品和功率集成模塊(PIM)系列證實。自2016年9月收購Fairchild，安森美半導體的IGBT產品陣容大為擴展，提供600 V、650 V、1200 V、1350 V、1500 V IGBT，采用TO-3P、TO-247、TO-247 4L、TO-220、TO-220 FullPak、D2PAK、DPAK等封裝，用于汽車、太陽能逆變器、不間斷電源(UPS)、電磁爐、電焊機和電機控制等各種不同應用。 file:////Users/sophia/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image002.png 圖1：安森美半導體的IGBT陣容 溝槽柵場截止IGBT技術是當前IGBT領域的一大技術亮點，圖2為安森美半導體的溝槽柵場截止IGBT的橫截面，采用了背面金屬化、背面注入、柵氧化、場氧化、鈍化等工藝，電場分布呈梯形，可實現優化的導通損耗和開關性能。 file:////Users/sophia/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image004.png 圖2：溝槽柵場截止IGBT橫截面 安森美半導體的IGBT具有出色的非鉗位感性開關(UIS)能力，大大增強了在系統發生瞬態事件時的可靠性。UIS用以測試器件的抗雪崩能力，如器件在擊穿后能承受的能量水平。UIS能力不依賴于擊穿電壓。 安森美半導體的FSIII 超場截止1200 VIGBT采用公司專有的超場截止溝槽技術，并與一個具有軟關斷特性的快速恢復二極管(FRD)共同封裝在一起，提供最小的反向恢復損耗。FSIII FRD采用更薄的外延層、優化的外延緩沖層和更少摻雜的陽極，表現出更低的正向壓降(VF)、更軟開關和更低的反向恢復電流(IRRM)。加之其極寬的高度觸發的場截止層，能實現領先行業的總開關損耗，為大功率開關系統在電源能效方面設立新的基準。如NGTB40N120FL3WG的總開關損耗為2.7毫焦耳(mJ)，而NGTB25N120FL3WG的總開關損耗為1.7 mJ。兩款器件在各自額定電流下的VCEsat均為1.7 V，非常適用于UPS和太陽能逆變器。NGTB40N120L3WG經優化提供低導通損耗，額定電流下的VCEsat為1.55 V，總開關損耗為3 mJ，主要針對電機驅動應用。這些1200 V IGBT還曾在2016年獲《今日電子》與21IC中國電子網聯合頒發“Top 10電源產品獎”，這是于電子業備受認同的確定高品質產品的一個基準。 安森美半導體的FS4 溝槽場截止650 V IGBT，如FGH50T65SQD_F155和FGH75T65SQD_F155，具備高電流能力、高輸入阻抗、快速開關和緊密的參數分布等特性。 FSIII和FS4都是先進的IGBT技術，提供高性能和強固的IGBT產品。 此外，安森美半導體不光在分立器件上有業界領先的產品，公司還結合在功率模塊上的先進技術，推出了用于太陽能逆變器和UPS的T型逆變器 PIM。集成化的模塊包括了IGBT及整流器，采用安森美半導體的專有溝槽FS技術及強固的超快FRD，配置為中點鉗位式T型拓撲結構，能效可超過98%。模塊中的IGBT通過在低飽和電壓(Vce)和低關斷損耗(Eoff)之間權衡取舍，恰到好處地優化電路性能，具有最大結溫Tj = 175°C或短路能力。模塊中的超快整流器提供低VF性能和高溫能力。可配置的封裝平臺采用大功率直接鍵合銅(DBC)基板技術及專有的壓合(press-fit)引腳，可以提供更高的功率密度、更高的性能與更高的可靠性。 我們對安森美半導體的IGBTPIM模塊和競爭對手的IGBT模塊進行了能效對比測試，它們被評估用于一個7千瓦的T型逆變器應用，工作于15千赫、200 V交流電壓和650伏直流鏈電壓。結果表明，安森美半導體的IGBT PIM模塊能效和熱性能都要優于競爭器件。 用于白家電的IGBT 1. 功率因數校正(PFC) 類應用 PFC類的IGBT主要用于工業、空調等應用，工作頻率在20至40 kHz，峰值電流在20 A至 40 A，要求低噪聲、低開關損耗。 同等工作條件下，IPM結構比分立的PFC結構提供更高的工作頻率，且由于其將升壓線圈布設在電路板上，從而減小磁芯尺寸，進而降低組裝成本。在220 V交流電壓，4 kW工作頻率下，無橋交錯式PFC的系統總損耗還較分立的升壓PFC降低38%。 file:////Users/sophia/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image006.png 表1：安森美半導體用于PFC類白家電的IGBT陣容 2. 逆變器類應用 這類應用主要包括冰箱、洗衣機、洗碗機等，工作頻率在5至20 kHz，峰值電流在3至15 A，要求低功耗、高可靠性，若需降低成本，可轉向采用分立的IGBT。 例如，對于用于冰箱的逆變器，安森美半導體提供600 V NGTB03N60R2DT4G、NGTB05N60R2DT4G、NGTB10N60R2DT4G，采用緊湊的DPAK封裝，提供低飽和電壓VCE(sat)，能承受達5 μs的短路，散熱性極佳，有助于設計人員采用緊湊的PCB和實現高能效。 對于用于洗衣機、電鋸的逆變器或電機，安森美半導體提供采用DPAK封裝的NGTB10N60R2DT4G、采用TO-220F-3FS封裝的NGTB10N60FG和NGTB15N60R2FG，這些IGBT具有低VCE(sat)和高速開關性能，能承受達5 μs的短路，無需隔離器件，提供高能效。 3. 感應加熱類應用 感應加熱類應用分為兩種拓撲結構：單端式和半橋式。單端式結構簡單，主要用于電飯煲、微波爐等低成本應用，需要IGBT、電容及電感等高壓器件，最大功率不超過2 kW，通過電壓諧振實現軟開關，采用高BVces的IGBT，最好具有快速開關性能，電壓范圍在1000至1,500 V，電流在15至30 A；半橋式拓撲主要用于頻率超過2 kW 的高功率應用如電磁爐爐面，需要2個IGBT和隔離的門極驅動器，通過電流諧振實現軟開關，采用高額定電流的IGBT，最好具有低VCE(sat)，電壓范圍在600至650 V，電流在40至60 A。 file:////Users/sophia/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image008.png 圖3：單端拓撲(左)和半橋拓撲(右) file:////Users/sophia/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/msoclip1/01/clip_image010.png 表2：安森美半導體用于感應加熱類白家電的IGBT陣容 總結 安森美半導體是領先的IGBT供應商，具備先進的IGBT技術和寬廣的IGBT陣容，提供從600 V到1500 V、涵蓋平面型和溝槽型、FS到FS4的高性能IGBT和IGBT PIM。公司專有的溝槽場截止技術和封裝優勢，完美地平衡開關損耗和導通損耗，能滿足各類應用和不同客戶的需求。 |
