研發(fā)進(jìn)展IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導(dǎo)體場(chǎng)控自關(guān)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(jìn)阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡(jiǎn)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(yīng)用。與此同時(shí),各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠(chǎng)商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠、低本錢(qián)技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)展。
1、低功率IGBT
IGBT應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域,為滿(mǎn)足家電行業(yè)的發(fā)展需求,摩托羅拉、ST半導(dǎo)體、三菱等公司推出低功率IGBT產(chǎn)品,實(shí)用于家電行業(yè)的微波爐、洗衣機(jī)、電磁灶、電子整流器、照相機(jī)等產(chǎn)品的應(yīng)用。
2、U-IGBT
U(溝槽結(jié)構(gòu))--TGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞內(nèi)部形成溝槽式柵極。采用溝道結(jié)構(gòu)后,可進(jìn)一步縮小元胞尺寸,減少溝道電阻,進(jìn)步電流密度,制造相同額定電流而芯片尺寸zui少的產(chǎn)品?,F(xiàn)有多家公司生產(chǎn)各種U—IGBT產(chǎn)品,適用低電壓驅(qū)動(dòng)、表面貼裝的要求。
3、NPT-IGBT
NPT(非傳統(tǒng)型)--IGBT采用薄硅片技術(shù),以離子注進(jìn)發(fā)射區(qū)代替高復(fù)雜、高本錢(qián)的厚層高阻外延,可降低生產(chǎn)本錢(qián)25%左右,耐壓越高本錢(qián)差越大,在性能上更具有特色,高速、低損耗、正溫度系數(shù),無(wú)鎖定效應(yīng),在設(shè)計(jì)600—1200V的IGBT時(shí),NPT—IGBT可靠性zui高。西門(mén)子公司可提供600V、1200V、1700V系列產(chǎn)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(jī)、摩托羅拉等在研制之中,NPT型正成為IGBT發(fā)展方向。
4、SDB--IGBT
鑒于目前廠(chǎng)家對(duì)IGBT的開(kāi)發(fā)非常重視,三星、快捷等公司采用SDB(硅片直接鍵合)技術(shù),在IC生產(chǎn)線(xiàn)上制作第四代高速IGBT及模塊系列產(chǎn)品,特點(diǎn)為高速,低飽和壓降,低拖尾電流,正溫度系數(shù)易于并聯(lián),在600V和1200V電壓范圍性能優(yōu)良,分為UF、RUF兩大系統(tǒng)。
5、超快速IGBT
整流器IR公司的研發(fā)重點(diǎn)在于減少IGBT的拖尾效應(yīng),使其能快速關(guān)斷,研制的超快速IGBT可zui大限度地減少拖尾效應(yīng),關(guān)斷時(shí)間不超過(guò)2000ns,采用特殊高能照射分層技術(shù),關(guān)斷時(shí)間可在100ns以下,拖尾更短,重點(diǎn)產(chǎn)品專(zhuān)為電機(jī)控制而設(shè)計(jì),現(xiàn)有6種型號(hào),另可用在大功率電源變換器中。
6、IGBT/FRD
IR公司在IGBT基礎(chǔ)上推出兩款結(jié)合FRD(快速恢復(fù)二極管)的新型器件,IGBT/FRD有效結(jié)合,將轉(zhuǎn)換狀態(tài)的損耗減少20%,采用TO—247外型封裝,額定規(guī)格為1200V、25、50、75、100A,用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和功率轉(zhuǎn)換,以IGBT及FRD為基礎(chǔ)的新技術(shù)便于器件并聯(lián),在多芯片模塊中實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度,進(jìn)步整體可靠性。
7、IGBT功率模塊
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(chē)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,大大降低電路接線(xiàn)電感,進(jìn)步系統(tǒng)效率,現(xiàn)已開(kāi)發(fā)成功第二代IPEM,其中所有的無(wú)源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱門(mén)。