ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V <span style='color:red'>IGBT</span>
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ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V IGBT

　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向车载电动压缩机、HV加热器、工业设备用逆变器等应用，开发出符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q101*1、1200V耐压、实现了业界超低损耗和超高短路耐受能力*2的第4代IGBT*3。　　此次发售的产品包括4款分立封装的产品(TO-247-4L和TO-247N各2款)“RGA80TRX2HR/RGA80TRX2EHR/RGA80TSX2HR/RGA80TSX2EHR”和11款裸芯片产品“SG84xxWN”，预计未来将会进一步扩大产品阵容。　　近年来，汽车和工业设备朝高电压化方向发展，这就要求安装在车载电动压缩机、HV加热器和工业设备逆变器等应用中的功率元器件也能支持高电压。另一方面，为了实现无碳社会，从更节能、简化冷却机构、外壳的小型化等角度出发，对功率元器件的效率提升也提出了强烈的要求。另外，车载电子产品还需要符合车载产品可靠性标准。不仅如此，在逆变器和加热器电路中，还要求功率元器件在发生短路时能够切断电流，并且需要具有更高的短路耐受能力。在这种背景下，ROHM通过改进器件结构，并采用合适的封装形式，开发出支持高电压、并实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的第4代IGBT新产品。　　第4代1200V IGBT通过改进包括外围结构在内的器件结构，不仅实现了高达1200V的耐压能力和符合车载电子产品标准的可靠性，还实现了10µsec.(Tj=25℃时)的业界超高短路耐受能力以及业界超低的开关损耗和导通损耗特性。另外，新产品采用4引脚TO-247-4L封装，通过确保引脚间的爬电距离*4，可在污染等级为2级的环境*5中支持1100V的有效电压，与以往产品相比，可支持更高电压的应用。由于爬电距离对策是在器件上实施的，因此也有助于减轻客户的设计负担。此外，TO-247-4L封装产品通过增加开尔文发射极引脚*6を追加するこ，还实现了高速开关和更低损耗。通过对TO-247-4L封装新产品、普通产品和以往产品在三相逆变器中的实际效率进行比较，证实新产品的损耗比普通产品低约24%，比以往产品低约35%，这将有助于实现应用产品的高效率驱动。　　新产品已经暂以月产100万个的规模投入量产(样品价格 1,500日元/个，不含税)。前道工序的生产基地为ROHM Co., Ltd.(日本滋贺工厂)，后道工序的生产基地为ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.(泰国)。另外，新产品已经开始通过电商进行销售，通过Ameya360等电商平台均可购买。　　未来，ROHM将会继续扩大更高性能IGBT的产品阵容，从而为汽车和工业设备应用的高效率驱动和小型化贡献力量。　　<产品阵容>　　分立产品　　裸芯片产品　　<应用示例>        ◇车载电动压缩机　　◇车载HV加热器(PTC加热器、冷却液加热器)　　◇工业设备逆变器　　<电商销售信息>       开始销售时间：2024年11月起　　网售平台：Ameya360等　　新产品在其他电商平台也将逐步发售。　　产品型号：RGA80TRX2HR、RGA80TRX2EHR、　　     RGA80TSX2HR、RGA80TSX2EHR　　<支持信息>       通过ROHM官网，可以下载包括通过仿真如实再现产品电气特性的SPICE模型在内的各种电路设计所需的资料：　　https://www.rohm.com.cn/products/igbt/field-stop-trench-igbt#parametricSearch　　<关于采用了RGA系列的赛米控丹佛斯功率半导体模块>      赛米控丹佛斯额定电流10A～150A的功率半导体模块“MiniSKiiP®”，采用了ROHM的1200V耐压IGBT“RGA系列”。如欲了解更多信息，请访问以下页面：　　https://www.rohm.com.cn/news-detail?news-title=2023-04-26_news_semikron&defaultGroupId=false　　<关于“EcoIGBT™”品牌>      EcoIGBT™是ROHM开发的非常适用于功率元器件领域对耐压能力要求高的应用的IGBT，是包括器件和模块在内的品牌名称。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法，ROHM一直在自主开发功率元器件产品升级所必需的技术。另外，ROHM在制造过程中采用的是一贯制生产体系，已经确立了功率元器件领域先进企业的地位。　　・EcoIGBT™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　<术语解说>     *1) 汽车电子产品可靠性标准“AEC-Q101”　　AEC是Automotive Electronics Council的缩写，是大型汽车制造商和美国大型电子元器件制造商联手制定的汽车电子元器件的可靠性标准。Q101是适用于分立半导体元器件(晶体管、二极管等)的标准。　　*2) 短路耐受能力　　当负载等短路时，功率元器件能够承受而不至于损坏的时间。　　*3) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)　　同时具有MOSFET的高速开关特性和双极晶体管的低导通损耗特性的功率晶体管。　　*4) 爬电距离　　两个导体之间沿绝缘表面测得的最短距离。　　在半导体设计中，为了防止触电、漏电、半导体产品短路，需要采取确保爬电距离和电气间隙的绝缘对策。　　*5) 污染等级2级的环境　　污染等级2级相当于家庭和办公室等常见的环境，即仅存在干燥的非导电污染物的状态。　　污染等级是确定元器件的电气间隙和爬电距离时会产生影响的环境等级，根据污染物质的有无、数量和状态分为1～4级。　　*6) 开尔文发射极引脚　　测量电压专用的发射极引脚。通过使流过电流的发射极引脚分离，可以将电流流过时电压压降的影响降至更低，从而实现高速且稳定的开关。　　注)“MiniSKiiP®”是赛米控丹佛斯的商标或注册商标。
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发布时间：2024-11-07 17:05 阅读量：225 继续阅读>>
上海贝岭650V/80A <span style='color:red'>IGBT</span>助力高效率逆变焊机设计
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上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　一、引言　　逆变焊机作为一种先进的焊接设备，在现代工业中占据了重要的地位。与传统的变压器式焊接设备相比，具有诸多优点，如：　　高效节能　　由于逆变焊机的工作频率很高(通常在20kHz~100kHz)，因此它能更有效地利用电能，减少能量损失。　　轻便便携　　相比传统焊机，逆变焊机体积小、重量轻，易于携带。　　焊接性能好　　逆变焊机能提供更稳定的电弧，减少飞溅，提高焊接质量。　　可调节性强　　用户可以根据不同的焊接材料和厚度来调整焊接参数，灵活性更高。　　如图1所示，逆变焊机工作原理是先将电网提供的工频交流电转变为直流电，然后通过电子开关(IGBT/MOSFET)将直流电逆变成高频交流电，最后通过整流得到适合焊接工艺要求的电流和电压。　　图1 逆变焊机工作方框图　　二、逆变焊机拓扑介绍　　逆变焊机主电路拓扑已经较为成熟，主要的拓扑有双管正激式、推挽式、半桥式、全桥式等。　　图2.1为半桥式拓扑结构。该拓扑由两个功率管组成桥式电路，其对称交替导通有利于变压器完全复位，磁芯利用率高，输出响应快，且半桥分压电容器的存在能够较好抗磁偏。该拓扑广泛应用于中小功率逆变焊机。但在相同功率下，半桥式功率管要承受更大的电流。　　图2.2为全桥式拓扑结构。该拓扑由四个功率管组成桥式电路，主要应用于大电流、大功率场合，变压器磁芯利用率高，成本也相应较高。　　三、逆变焊机IGBT损耗分析　　目前市面上大部分逆变焊机采用的为硬开关电路，电路拓扑如图2.1和2.2，通过测试分析，该应用场景IGBT器件的损耗主要来源于以下四个部分，如图3.1所示：　　1、IGBT器件内部合封二极管续流和反向恢复过程损耗Ediode　　2、IGBT开启损耗Eon　　3、IGBT通态损耗Econ　　4、IGBT关断损耗Eoff　　如图3.2所示，逆变焊机硬开关应用中，关断损耗Eoff占比最大，其次为导通损耗Econ。　　图3.2 IGBT损耗占比　　四、上海贝岭650V/80A IGBT产品优势　　为适应逆变焊机客户大电流IGBT单管需求，上海贝岭研发推出650V/80A IGBT单管BLG80T65FDK7，助力高效率逆变焊机设计。该器件具有开关速度快、关断损耗小、导通电压低等特点，可满足客户高效率设计要求。　　4.1、器件技术　　上海贝岭650V/80A IGBT产品BLG80T65FDK7采用了第七代微沟槽多层场截止IGBT技术，进行了特殊工艺控制，优化了VCE(sat)和Eoff参数，提升了产品的可靠性。　　4.2、饱和压降VCE(sat)　　逆变焊机中IGBT的导通损耗占总损耗比例较大，影响导通损耗的主要参数为VCE(sat)，常温下贝岭BLG80T65FDK7导通压降比竞品低12%，导通损耗比竞品更低。　　4.3、关断损耗Eoff　　BLG80T65FDK7具有较小的寄生电容，这保证了器件有更高的开关速度，开关频率高达50kHz以上，如图4.2所示，通过测试IGBT的损耗，BLG80T65FDK7关断损耗比竞品低5%。　　4.4、系统优势　　IGBT开关频率的提高还可以显著提升逆变焊机对电流的控制精度，同时器件损耗的减小，可在大功率输出工况下提升焊机的工作效率，显著降低正常工作时IGBT器件的温升。上海贝岭BLG80T65FDK7基于优异的器件设计，为逆变焊机系统顺利通过温升、输出短路等测试提供了保障。如图4.3，常温自然散热情况下，贝岭BLG80T65FDK7和竞品壳温基本一致，满足客户的需求。　　五、上海贝岭功率器件选型方案　　上海贝岭功率器件产品线齐全，包含MOSFET、IGBT等系列产品，为逆变焊机主逆变和辅助电源设计提供助力，具体型号参考表1：
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发布时间：2024-09-26 10:36 阅读量：384 继续阅读>>
<span style='color:red'>IGBT</span>的工作原理 <span style='color:red'>IGBT</span>的作用和功能
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IGBT的工作原理 IGBT的作用和功能

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种高性能、高速度的功率半导体器件，是MOSFET和普通双极晶体管的集成体。IGBT融合了MOSFET的驱动特性和双极晶体管的低导通压降等优点，具有高效、低损耗和大电流承载能力等特点。IGBT广泛应用于各种电力电子设备中，如变频器、交流调速电机、UPS电源等。　　1. IGBT的工作原理　　IGBT的结构复杂，但其工作原理却比较简单。IGBT由PNP型双极晶体管和N型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET组成，并在两者之间加入了隔离层，以实现双极晶体管和MOSFET的有机结合。IGBT的主要工作原理如下：　　当IGBT的栅极施加正向电压时，会形成一个N型导通区，从而允许集电极和发射极之间的电流通过。　　反之，当栅极施加反向电压时，则不允许电流通过。　　在IGBT的工作过程中，当控制信号施加到栅极时，将会引起PNP晶体管的导通。在这种情况下，集电极和发射极之间的电流可通过，在控制信号撤回后，IGBT会自动关闭，此时不会通过任何电流。　　2. IGBT的作用和功能　　IGBT拥有多种特性，其主要作用和功能如下：　　(1) 控制电流　　IGBT具有单向导通特性，可控制电路的开关状态。当IGBT的栅极施加正向电压时，允许电流通过;反之，则不允许电流通过。这使得IGBT可以很好地控制电流大小和方向。　　(2) 降低功率损耗　　由于IGBT的导通电阻比双极晶体管低，开关速度又比MOSFET快，因此，IGBT具有较低的导通损耗和开关损耗。这使得IGBT成为高效、低损耗的功率半导体器件。　　(3) 承载大电流　　IGBT的承载电流能力较强，可达300A以上。同时，IGBT具有良好的热稳定性和抗击穿能力，可以在高温和高电压环境下工作，保证设备的安全运行。　　(4) 广泛应用　　IGBT广泛应用于各种电力电子设备中，如变频器、交流调速电机、UPS电源等。其稳定性和高效性的特点被广泛认可，并得到了市场的追捧。　　IGBT是一种重要的功率半导体器件，具有控制电流、降低功率损耗、承载大电流等多种特点。其广泛应用于各种电力电子设备中，为产业的发展和进步做出了重要贡献。
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发布时间：2024-09-04 15:16 阅读量：489 继续阅读>>
安森美：被称为热泵电机控制“能效搭子”，这款<span style='color:red'>IGBT</span>有什么优势？
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安森美：被称为热泵电机控制“能效搭子”，这款IGBT有什么优势？

　　热泵是一种既高效又环保的供暖方式，其可靠性和实用性已得到充分验证。它是推动全球向可持续供暖趋势发展的核心力量，运行所需的电力具有低排放的特点。在与传统锅炉、低排放氢能以及其他可再生能源和常规建筑系统相比时，能效是评估热泵的关键因素。　　通过改用热泵，欧盟(EU)可以大幅减少用于取暖的天然气用量。由于俄罗斯与乌克兰之间持续冲突导致天然气价格涨至最高点，这也将有助于减少天然气的使用量。2021年全球热泵销售增长率超过15%，是前十年增长率的两倍。欧盟的销售额增长了惊人的35%，这是推动这一增长的主要因素。　　预计2021-2026 年的复合年增长率(CAGR)为9.5%，全球热泵市场的收入将从2021 年的532 亿美元增至2026 年的835 亿美元。欧盟的热泵安装量预计将比2021 年大幅增长335%，到2030 年将超过670 万台。根据一份EIA 报告指出，到2030 年，全球热泵安装量将从2020 年的1.8 亿台增加到约6 亿台。　　功率模块对提高热泵效率的重要性　　热泵是一种用于制冷和供暖的多功能、高能效技术。热泵可以通过换向阀改变制冷剂的流动方向，从而实现供暖或制冷。在此过程中，空气通过蒸发器盘管，促进热能从空气转移到制冷剂。热能在制冷剂中循环，然后通过冷凝器盘管释放出来，同时风扇将空气吹过盘管。　　在此过程中，热能从一个位置传递到另一个位置，如下图1所示。随着我们努力实现未来无碳排放，具有高效电机控制能力的功率半导体需求量很大。在提高效率的同时减小系统的整体尺寸和成本至关重要。　　图 1：热泵的工作原理　　实施针对压缩机和泵的新能效规定，需要将电子控制电机融入设计中，这为电力电子设计人员带来了额外的挑战。在冷却系统中使用带有智能功率模块(IPM)技术的变频系统，已被广泛认可能比非变频系统减少30%的电力消耗。　　IPM通过精确调节输送到三相电机的电流的频率和电压，来调节热泵系统中变频压缩机和风扇的功率流(图2)。高效控制电机有助于达到压缩机和泵更高的能效标准。选择高能效、结构紧凑的IPM产品不仅能节约能源，还能让设计人员节省安装空间，提高性能，同时缩短开发周期。例如，安森美(onsemi)公司的SPM31系列1200V IGBT就是三相热泵应用的理想解决方案。　　图 2：三相热泵方框图　　SPM 31：高能效电机控制　　SPM31系列IPM集成了最新的场截止7(FS7)IGBT技术和第七代二极管技术，实现了卓越的效率和稳固性。这两项技术显著降低了电磁干扰(EMI)，减少了功率损耗，并提高了功率密度。这些模块配备了栅极驱动IC以及诸如欠压锁定、过流关断、温度监控和故障报告等其他保护功能(图3)。　　图 3：热泵系统中的1200 V SPM31系列IPM产品　　此外，与上一代解决方案和其他IPM 替代产品相比，SPM31 IPM 的尺寸更小(54.5 mm x 31mm x 5.6 mm)(图4)。SPM31解决方案实现了高功率密度、更高性能和更低的系统总成本。由于在较小的封装尺寸内具有很强的稳定性，因此是节省安装空间的理想解决方案。　　图 4：SPM 31 IPM 封装　　SPM31产品结构的目标是实现减小占用面积及增强可靠性的低功耗模块。为此，SPM31采用了新型 FS7 IGBT 技术、基于压铸模型封装的增强型直接覆铜(Direct Bonded Copper, DBC)衬底，以及新型栅极驱动高压集成电路(HVIC)来实现。　　SPM31用于驱动低压侧IGBT 的低压集成电路(LVIC)具有温度感应功能，可提高系统的整体可靠性。LVIC可产生与其温度成正比的模拟信号。该电压用于监控模块的温度，并实施必要的保护措施以防止过热。　　SPM31的一个相关特性是其集成的HVIC能高效工作，将逻辑电平的栅极输入转换为隔离的、不同电平的栅极驱动，这对于模块内高压侧IGBT的高效运行至关重要。每个相位都有独立的IGBT 负极端子，以适应各种控制方法。　　对于大功率应用而言，封装的散热能力对于确保所需性能至关重要。高质量封装技术的关键在于能够保持出色散热性能的同时优化封装尺寸，且不降低绝缘等级。SPM31器件采用了DBC衬底技术，使其具备卓越的散热性能。这项技术提高了可靠性和散热能力。功率芯片被物理固定在DBC衬底上(图5)。　　图 5：SPM 31 封装的横截面图　　结语　　热泵的性能预计将是普通燃料锅炉的三倍，到2030 年，热泵的安装量将增加三倍，从每月150 万台增加到约500 万台。像安森美SPM31 IPM系列等功率半导体技术不仅能提高热泵系统的效率，还将减少能源消耗和碳排放。
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发布时间：2024-08-07 10:51 阅读量：485 继续阅读>>
第7代<span style='color:red'>IGBT</span>正开始在储能领域大放异彩
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第7代IGBT正开始在储能领域大放异彩

　　在储能技术高速发展的今天，更强的发电与蓄电能力，更高的能源管理效率，更稳定的输送能力都是相关企业追求的方向，这就需要功能更强的IGBT来满足当前储能技术的高需求，而第七代IGBT的出现，正好契合当前储能的发展需要。　　第7代IGBT正加速发展　　IGBT的发展可以追溯至20世纪80年代，最初的IGBT采用了平面穿通(PT)，这种IGBT通过重掺杂的P+衬底开始，但是存在负温度系数、通态压降一致性差等问题，不利于并联使用。尽管如此，它开启了IGBT在电力电子领域的应用。       随着时间的推移，IGBT经历了多次迭代，从非穿通( NPT)结构到场截止( FS)结构的转变，栅极结构也从平面型转向沟槽型(Trench)。这些改进逐步提升了IGBT的性能，包括降低导通压降、缩短开关时间、提高断态电压等，这也是IGBT从第二代到第五代的变化。       到了第六代，IGBT进一步优化了沟槽结构和场截止技术，显著提高了电流密度和能效，降低了开关损耗，同时在高温工作表现上有了显著提升。       而在2018年前后，市场中开始推出的第七代IGBT，引入了微沟槽栅+场截止(Micro Pattern Trench)技术，这是IGBT技术的一次重大飞跃。第七代IGBT的特点包括更高的沟道密度、优化的元胞设计、更低的寄生电容，以及在极端开关速度(如5kV/μs)下仍能保持最佳性能。这使得IGBT7在降低静态损耗、提高开关速度、增强高温工作能力等方面达到新的高度，特别适合于高性能的电动汽车、可再生能源系统和高压直流输电等应用。       其中微沟槽技术能够改善载流子传输特性，从而在不牺牲开关速度的情况下降低静态损耗。这意味着在相同工作条件下，第七代IGBT能更高效地转换电能，减少发热。并且相比第六代IGBT，第七代的静态损耗降低了约30%，这对于提升系统能效和减少冷却需求至关重要。       此外，有数据显示，在相同封装体积下，第七代IGBT的电流输出能力增加了50%以上，这得益于更高的电流密度，使得设备小型化成为可能，或者在不改变体积的前提下提高系统的功率输出。       并且，第七代IGBT也满足了电子行业对更高效率、更小尺寸、更高功率密度和更低损耗的需求。第七代IGBT技术通过实现面积减小20%、芯片厚度从120微米减少到80微米、导通压降从1.7V降到1.4V，大幅提升了IGBT的性价比。       举个例子，在储能系统中使用第七代IGBT，可以设计出发电和蓄电能力更强的系统，提高能源管理效率，增强储存能力，从而更平稳地将太阳能电力并网到电网中。此外，通过第七代IGBT设计的模块还支持将多余的电力储存在储能系统中，有效缓解太阳能发电的间歇性问题，确保供电的可靠性和稳定性。　　七代IGBT赋能储能产业　　由于七代IGBT的优秀表现，已经有越来越多的企业将这款产品用在储能领域。比如近期上能电气采用了英飞凌IGBT7 EconoDUAL™3实现单机2MW储能变流器PCS，这是使用了英飞凌最新的EconoDUAL 3封装的750A 1200V模块，型号为FF750R12ME7_B11。       而EH-2000-HA-UD采用的FF750R12ME7，这是一款1200V/750A的IGBT模块，芯片采用的是英飞凌最新一代IGBT7技术。与英飞凌上一代IGBT4技术不同，IGBT7采用更加精细化的MPT微沟槽栅技术，沟道密度更高，芯片厚度更薄，元胞结构及间距也经过精心设计，并且优化了寄生电容参数，从而实现了最佳开关性能。       此外，在近期，安森美也发布了第七代1200V QDual3 IGBT功率模块。与其他同类产品相比，该模块的功率密度更高，且提供高10%的输出功率。       据安森美介绍，该800A QDual3模块基于新的场截止第七代(FS7)IGBT技术，应用于150KW的逆变器中时，QDual3模块的损耗比同类最接近的竞品少200W，从而缩减散热器尺寸，适合用于太阳能发电站中央逆变器、储能系统、商用农业车辆和工业电机驱动器等大功率变流器。       国内也有许多企业相继推出了七代IGBT，如斯达半导体，在2022年便推出了基于第七代微沟槽技术的新一代车规级IGBT芯片，产品型号包括650V/750V/1200V IGBT芯片，采用第七代微沟槽Trench Field Stop技术，可实现面积减小20%、芯片厚度从120微米减少到80微米、导通压降从1.7V降到1.4V。       此外如贝茵凯也在2023年末研发出了全系列第七代IGBT芯片，并成功实现大批量生产，成功突破国产化领域的技术壁垒。这款第七代IGBT产品在性能方面显著优于同类中采用传统制程的IGBT芯片，有效解决了导通损耗与开关损耗难以平衡的问题，具备低导通损耗与低开关损耗的双重优势，适用频率范围也得以拓宽，最高适用频率从15kHz-20kHz提升至30kHz-40kHz。       目前该产品已经通过多家行业领军企业的严格测试与认证，并已在电动汽车、风力发电、光伏逆变器及高端化学储能等领域实现小规模供应。       韦尔股份近期也新获得了一项实用新型专利授权，专利名为“一种新型沟槽IGBT结构”，该专利提供了一种新型沟槽IGBT结构，该结构通过减少栅极接触孔的方式，将对应的栅极沟槽中的多晶硅转变成第一发射极沟槽的多晶硅，从而减小栅极电容，使器件开通速度变快，降低开通损耗。而新型沟槽正是七代IGBT的显著特点。       此外如新洁能、振华科技、安建科技等都已经在第七代IGBT中有所建树，为中国乃至全球的新能源汽车、光伏储能、工业控制等领域提供了先进的功率半导体解决方案。　　小结　　在国际上，安森美等欧美日企业凭借其深厚的技术积累和资金实力，在第七代IGBT技术开发及商业化方面走在前列。而中国IGBT企业如斯达半导、新洁能等也在加速追赶，成功研发并推出了第七代IGBT产品，标志着国内企业在IGBT核心技术上的重大突破。尤其储能产业的快速发展，也为七代IGBT提供了巨大的应用市场，反过来七代IGBT也加速了储能市场的发展。
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发布时间：2024-08-05 09:24 阅读量：546 继续阅读>>
如何选择<span style='color:red'>IGBT</span>？
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如何选择IGBT？

　　碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等宽禁带半导体的应用日益增多，然而，在这些新技术出现之前，许多高功率应用都是使用高效、可靠的绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)，事实上，许多此类应用仍然适合继续使用 IGBT。在本文中，我们介绍 IGBT 器件的结构和运行，并列举多种不同 IGBT 应用的电路拓扑结构，然后探讨这种多用途可靠技术的新兴拓扑结构。　　IGBT 器件结构简而言之，IGBT 是由 4 个交替层 (P-N-P-N) 组成的功率半导体晶体管，通过施加于金属氧化物半导体 (MOS) 栅极的电压进行控制。这一基本结构经过逐渐调整和优化后，可降低开关损耗，且器件厚度更薄。近期推出的 IGBT 将沟槽栅与场截止结构相结合，旨在抑制固有的寄生 NPN 行为。该方法有助于降低器件的饱和电压和导通电阻，从而提升整体功率密度。　　应用与拓扑结构如今，IGBT 通常用于特定应用的拓扑结构，下面列举了其中的几种。　　焊接机如今许多焊接机使用逆变器，而非传统的焊接变压器，因为直流输出电流可以提高焊接过程的控制精度。使用逆变器还有其他优势，比如直流电流比交流电流安全，而且采用逆变器的焊接机具有更高的功率密度，因此重量更轻。功率级(单相或三相)将交流输入电压转换为逆变器的直流母线电压。输出电压通常为 30 V，但一旦启动焊弧，在开路负载操作几乎低至 0 V 的情况下(短路条件)，输出电压可能高达 60 V DC。　　　焊接逆变器中常用的拓扑结构包括全桥、半桥和双管正激，而恒定电流是最常用的控制方案。占空比因负载电平和输出电压而异。全桥和半桥拓扑结构的 IGBT 开关频率通常在 20 至 50 kHz 之间。　　电磁炉电磁炉的原理是，当高磁导率材质的锅靠近线圈时，通过励磁线圈推动(或耦合)锅内的电流循环。其运行方式与变压器大致相同，其中线圈负责初级侧，电磁炉底部负责次级侧。产生的大部分热量来源于锅底层形成的涡电流循环。这些系统的能量传输效率约为 90%，而顶部光滑的无感电器装置的能效仅为 71%，相比之下，(对于同量热传递)前者可节省大约 20% 的能量。逆变器将电流导入铜线圈，从而产生电磁场，电磁场穿透锅底，形成电流。产生的热量遵循焦耳效应公式，即锅的电阻乘以感应电流的平方。　　　对于电磁炉，比较重要的要求包括：　　高频开关　　功率因数接近一　　宽负载范围　　感应加热应用的输出功率控制通常基于可变频率方案。这是一种根据负载或线路频率变化来应用的基本方法。然而，该方法存在一个主要缺点：若要在宽范围内控制输出功率，频率需要大幅变化。　　感应加热最常用的拓扑结构基于谐振回路。谐振转换器的主要优势是高开关频率范围，同时能效不会降低。谐振转换器采用零电流开关 (ZCS) 或零电压开关 (ZVS) 等控制技术来降低功率损耗。谐振半桥 (RHB) 转换器和准谐振 (QR) 逆变器是备受欢迎的拓扑结构。RHB 结构的优势包括负载工作范围大，并且能够提供超高功率。　　QR 转换器的主要优势是成本较低，因此非常适合低至中功率范围(峰值功率高达 2 kW)、工作频率介于 20 至 35 kHz 之间的应用。　　电机驱动半桥转换器 (HB) 是电机驱动应用中一种最常见的拓扑结构，频率介于 2kHz 至 15kHz 之间。HB 输出电压取决于开关状态和电流极性。　　　考虑到电感负载，电流随后会增加。如果负载汲取正电流 (Ig>0)，它将流经 T1，为负载提供能量 (Vg)。相反，如果负载电流 Ig 为负，电流经由 D 流回，将能量返回至直流电源。同样，如果 T4 开通(且 T1 关闭)，会有 −Vbus/2 的电压施加于负载，且电流会减小。如果 Ig 为正，电流流经 D4，将能量返回至母线电源。　　适合IGBT应用的多电压等级拓扑结构快速开关给 HB 拓扑结构带来的局限性包括：　　只有两个输出电压等级　　无源和有源元件受到应力　　高开关损耗　　栅极驱动难度加大　　纹波电流升高　　EMI变高　　电压处理(无法与高电压母线结合使用)　　器件串联增加了实施工作的复杂性　　难以达到热平衡　　高滤波要求　　为了摆脱这些局限性，在不间断电源 (UPS) 和太阳能逆变器等应用中，采用新的多电压等级拓扑结构。常见结构包括单极性开关 I 型和 T 型转换器，它们能够在较高的母线电压下工作。随着可用输出状态增多，滤波器元件之间的电压相应减小，因此滤波损耗也更低，元件更小。开关损耗有所降低，而导通损耗则小幅增加(适合 16kHz - 40kHz 的较高频率，可达到约 98% 的高能效)。　　IGBT 的未来尽管 IGBT 已经问世很多年，但该技术仍是许多高电压和电流应用的理想之选。IGBT 不仅越来越多地应用于传统设计，还应用于新设计，因为新推出的器件在不断地推动 Vcesat 降低至 1V，并通过新型结构来提高电流密度和开关损耗。若要在使用 IGBT 的过程中获得最大效益，一个关键因素是先了解应用要求，然后选择合适的电路拓扑结构加以实施。
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发布时间：2024-06-25 11:22 阅读量：777 继续阅读>>
安森美推出最新的第7代<span style='color:red'>IGBT</span>模块助力可再生能源应用简化设计并降低成本
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安森美推出最新的第7代IGBT模块助力可再生能源应用简化设计并降低成本

　　近日，智能电源和智能感知技术的领先企业安森美(onsemi，美国纳斯达克股票代号：ON)，最新发布第 7代1200V QDual3 绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率模块，与其他同类产品相比，该模块的功率密度更高，且提供高10%的输出功率。该800安培(A) QDual3 模块基于新的场截止第7代(FS7) IGBT 技术，带来业界领先的能效表现，有助于降低系统成本并简化设计。　　应用于150千瓦的逆变器中时，QDual3模块的损耗比同类最接近的竞品少200瓦(W)，从而大大缩减散热器的尺寸。QDual3模块专为在恶劣条件下工作而设计，非常适合用于大功率变流器，例如太阳能发电站中央逆变器、储能系统(ESS)、商用农业车辆(CAV)和工业电机驱动器。目前，根据不同的应用需求有两种产品可供选择——NXH800H120L7QDSG和SNXH800H120L7QDSG。　　随着可再生能源采用率不断提高，对于高峰需求管理和持续供电保障等相关解决方案的需求也随之日益增长。要想维持电网稳定性和降低成本，就必须要削减电力需求高峰时段的用电量，即采取削峰填谷。利用QDual3模块，制造商可以在相同系统尺寸下，设计出发电和蓄电能力更强的太阳能逆变器和储能系统，提高能源管理效率，增强储存能力，从而更平稳地将太阳能电力并网到电网中。　　此外，该模块还支持将多余的电力储存在储能系统中，能够有效缓解太阳能发电的间歇性问题，确保供电的可靠性和稳定性。对于大型系统应用，可以将这些模块通过并联来提升输出功率，达到数兆瓦级别。与传统的600A模块解决方案相比，800A的QDual3模块显著减少了所需模块的数量，极大地简化了设计复杂度并降低了系统成本。　　QDual3 IGBT 模块采用800 A 半桥配置，集成了新的第7代沟槽场截止IGBT和二极管技术，采用安森美的先进封装技术，从而降低了开关损耗和导通损耗。得益于FS7技术，裸片尺寸缩小了30%，每个模块可以容纳更多的裸片，从而提高了功率密度，最大电流容量达到800 A 或更高。该800 A QDual3 模块的IGBT Vce(sat) 低至1.75V(175℃)，Eoff较低，能量损耗比最接近的替代方案低10%。此外，QDual3模块还满足汽车应用所要求的严格标准。　　“随着卡车和巴士等商用车队的电气化程度提高，以及市场对可再生能源的需求增加，需要能够更高效地发电、储存及分配电力的解决方案。以尽可能低的功率损耗将可再生能源输送到电网、储能系统及下游负载正变得日益关键。”安森美电源方案事业群工业电源部副总裁Sravan Vanaparthy指出，“QDual3采用遵循行业标准的引脚排列，提供出色的能效，为电力电子设计师们提供了一种即插即用的解决方案，并即刻实现系统性能的提升。”
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发布时间：2024-06-12 13:21 阅读量：444 继续阅读>>
江苏长晶科技FST2.0高性能 <span style='color:red'>IGBT</span>产品介绍
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江苏长晶科技FST2.0高性能 IGBT产品介绍

　　江苏长晶科技股份有限公司是一家专业从事半导体产品研发、生产和销售的企业。自2019年起，连续4年被中国半导体行业协会评为 “功率器件十强企业”。2021年开始自主研发有着“工业CPU”之称的IGBT，截至2023年Q3在家电/工业/新能源等行业实现8款产品市场应用与批量供应。　　特性简介　　1. IGBT工艺平台　　图1 相同的电流电压，不同代次芯片Vcesat&Ets表现「基于1200V/40A」　　2. 产品定义　　针对应用细化IGBT芯片的类型，精准的产品定义实现最佳的应用效果。　　3. 应用表现　　平衡性：优化关断损耗的同时减小关断应力，实现良好的温升/电磁兼容性　　产品简介　　1. 长晶产品系列分类　　L系列应用于0-8khz载波频率　　S系列应用于8-20khz载波频率　　K系列应用于20-45khz载波频率　　2. 长晶产品概览
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发布时间：2024-03-26 15:12 阅读量：926 继续阅读>>
<span style='color:red'>IGBT</span>与MOSFET的区别
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IGBT与MOSFET的区别

　　IGBT和MOSFET是当今电子领域中常见的功率半导体器件，它们在电力控制、变换器等领域发挥着重要作用。虽然两者在某些方面有相似之处，但在结构、工作原理和应用场景上存在明显差异。　　1.结构差异　　IGBT：IGBT是一种混合型半导体器件，结合了双极型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)的优点。其结构包括PNP型双极晶体管结构和场效应晶体管的栅极。通过加在栅极上的电压信号来控制器件的导通和截止。　　MOSFET：MOSFET是一种场效应晶体管，由金属氧化物半导体结构组成。其主要部分包括栅极、漏极和源极，通过栅极电场控制沟道的导电性，实现器件的导通与截止。　　2.工作原理差异　　IGBT：IGBT的开关速度相对较慢，主要由栅极驱动电路决定。当栅极施加正向电压时，激活PNP晶体管，形成导通;当施加负向电压或零电压时，晶体管截止。　　MOSFET：MOSFET具有较快的开关速度，由于栅极电场可以控制电流流经的沟道，因此具有较低的导通电阻。当栅极施加正向电压时，激活沟道导通;当栅极施加负向电压或零电压时，沟道截止。　　3.特性比较　　3.1 耗散功率　　IGBT：在高功率应用中具有较高的耗散能力，适用于大功率交流调制。　　MOSFET：具有较低的开关损耗和导通电阻，适用于高频开关电源。　　3.2 开关速度　　IGBT：开关速度较慢，适用于低频调制及大功率应用。　　MOSFET：开关速度较快，适用于高频开关电源和高速开关应用。　　3.3 结构复杂性　　IGBT：相对MOSFET而言结构较为复杂，包含双极型晶体管结构。　　MOSFET：结构简单，易于集成和制造。　　3.4 环境适应性　　IGBT：具有较强的耐压和耐热性，适用于高温高压环境下的应用。　　MOSFET：对于温度和电压波动较为敏感，需配合保护电路使用。　　3.5 应用领域　　IGBT：广泛应用于电力变换器、电机驱动、逆变器等大功率应用领域。　　MOSFET：主要应用于功率放大、开关电源、模拟电路等低功率高频应用领域。　　4.适用场景比较　　4.1 电力控制　　IGBT：在大功率电力控制系统中得到广泛应用，如变频调速、电力传输等。　　MOSFET：在低功率电力控制系统中具有优势，如开关电源、电池管理等。　　4.2 温度要求　　IGBT：耐高温性较强，适用于高温环境下的电力控制系统。　　MOSFET：对温度敏感，适用于一般温度环境下的应用。　　4.3 频率要求　　IGBT：适用于低频调制，如电机驱动等需要稳定输出的场景。　　MOSFET：适用于高频开关电源、射频功率放大器等需要快速响应的场景。　　4.4 体积和效率　　IGBT：由于结构复杂，通常体积较大，但在大功率情况下具有高效率。　　MOSFET：体积小巧，适合集成化设计，提高系统效率。　　4.5 成本考量　　IGBT：相对MOSFET而言，价格更低廉，适合大功率应用场景。　　MOSFET：价格略高，但在低功率高频应用中性能更为出色。　　IGBT和MOSFET作为电子领域中重要的功率半导体器件，各自具有独特的特性和适用场景。IGBT在大功率、低频电力控制领域具有优势，而MOSFET则在低功率、高频应用中表现较为突出。
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发布时间：2024-03-19 11:23 阅读量：1007 继续阅读>>
安森美推出第七代<span style='color:red'>IGBT</span>智能功率模块，助力降低供暖和制冷能耗
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安森美推出第七代IGBT智能功率模块，助力降低供暖和制冷能耗

　　智能电源和智能感知技术的领先企业安森美(onsemi，美国纳斯达克股票代号：ON)，宣布推出采用了新的场截止第 7 代 (FS7) 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 技术的1200V SPM31智能功率模块 (IPM)。与市场上其他领先的解决方案相比， SPM31 IPM 能效更高、尺寸更小、功率密度更高，因而总体系统成本更低。由于这些IPM集成了优化的IGBT，实现了更高效率，因此非常适合三相变频驱动应用，如热泵、商用暖通空调(HVAC)系统以及工业泵和风扇。　　据估计，全球温室气体排放量约有26%来自于运行中的住宅和商业建筑，其中供暖、制冷和建筑物供电等间接排放量约占18%。世界各国政府正致力履行其能源和气候承诺，更节能、更低碳的解决方案也随之日趋重要。　　SPM31 IPM通过调节三相电机供电的频率和电压来控制热泵和空调系统中变频压缩机和风扇的功率流，以实现出色效率。例如，安森美采用FS7技术的25A SPM31与上一代产品相比，功率损耗降低达10%，功率密度提高达9%。在电气化趋势和更高的能效要求下，这些模块助力制造商大幅改进供暖和制冷系统设计，同时提高能效。安森美的SPM31 IPM系列产品采用FS7技术，具备更佳的性能，实现高能效和更低能耗，进一步减少了全球的有害排放。　　这些高度集成的模块含栅极驱动IC、多种模块内置保护功能及FS7 IGBT，实现优异的热性能，且支持15A至35A的宽广电流范围。SPM31 FS7 IGBT IPM的功率密度超高，是节省贴装空间、提高性能预期、同时缩短开发时间的理想解决方案。此外，SPM31 IPM还具有以下优势：　　栅极驱动和保护控件　　低损耗、具有抗短路能力的IGBT　　每一相有IGBT 半桥负端，以支持各种控制算法　　内置欠压保护 (UVP)　　内置自举二极管和电阻器　　内置高速高压集成电路　　单接地电源
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发布时间：2024-02-27 13:06 阅读量：597 继续阅读>>

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