新型IGBT模塊優化軟開關應用中的損耗
發布時間:2019-07-31 11:23:31來源:
將場終止層與高電阻率的晶圓襯底結合起來,能使器件的厚度減少大約三分之一,同時保持相同的阻斷電壓。隨著晶圓厚度的降低,導通損耗和關斷損耗也可進一步降低。場終止層摻雜度低,因此不會影響背面植入的低摻雜p發射極。為了實現RC-IGBT,二極管的部分n摻雜背面陰極將與IGBT集電極下面的p發射極結合起來。
RC-IGBT的溝槽柵概念所基于的技術與傳統的TrenchStop-IGBT相同,但針對軟開關應用所需的超低飽和壓降Vce(sat)進行了優化,比如電磁爐或微波爐應用。數以萬計的溝槽柵通過金屬(鋁)相連,該金屬鋁層同時也是連線區。柵極和發射極之間的區域和端子被嵌入絕緣亞胺薄膜里。比較新的投產型RC2-IGBT,其溝槽柵極更小,與標準TrenchStop-IGBT相比要多出150%的溝槽柵單元?;赥renchStop技術的比較新一代RC2-IGBT的溝槽柵截面圖。
超薄晶圓技術
由于導通電壓和關斷損耗在很大程度上取決于晶圓的厚度,因此需要做更薄的IGBT。顯示了英飛凌600/1,200V IGBT和EMCON二極管的晶圓厚度趨勢。對于新型1,200V RC-IGBT而言,120um厚度晶圓將是標準工藝。這需要進行復雜的晶圓處理,包括用于正面和背面的特殊處理設備。將晶圓變薄可通過晶圓打磨和濕式化學蝕刻工藝實現。
新型RC2-IGBT的優勢
來自英飛凌的新型RC2-IGBT系列產品是以成熟的TrenchStop技術為基礎的,具有超低飽和壓降。此外,IGBT還集成了一個功能強大且正向電壓超低的二極管。
新型RC2-IGBT的優勢是針對軟開關應用(比如微波爐、電磁爐和感應加熱型電飯煲)進行優化的定制解決方案。與以前的器件相比,RC2-IGBT可提升性能,降低飽和壓降損耗。這可導致非常低的總體損耗,因此所需的散熱器更小。另外一個優勢是比較大結溫被提高到TvJ(max)=175℃,比普通IGBT芯片提高了25℃。這種結溫已通過TO-247無鉛封裝的應用驗證。