Historial de desarrollo de IGBT

Era prehistórica -PT

 PT es la primera generación de IGBT. Utiliza sustrato P+ fuertemente dopado como capa inicial, sobre la cual se cultivan sucesivamente N+buffer y N-base epitaxy, y finalmente se forma la estructura celular en la superficie de la capa epitaxy. Recibe su nombre porque el campo eléctrico atraviesa toda la región de base N en el momento de corte. Su proceso es complejo, su costo es alto y necesita control de vida útil del portador. La caída de tensión de saturación es un coeficiente de temperatura negativo, lo que no favorece la conexión en paralelo. Aunque fue una tormenta en la década de 1980, fue reemplazada gradualmente por NPT a fines de la década de 1980. En la actualidad, se ha escondido en el mundo. En la actualidad, todos los productos IGBT de Infineon no utilizan tecnología PT.

Líder temprano - IGBT2

Características: puerta plana, estructura no penetrante (NPT)

NPT-IGBT surgió en 1987 y pronto se convirtió en hegemón en la década de 1990. La diferencia entre NPT y PT es que utiliza el sustrato N de bajo contenido de dopaje como capa inicial, primero crea la estructura MOS en el frente de la región de deriva N, luego usa el proceso de adelgazamiento de molienda para reducir el espesor de atrás hacia adelante. el espesor requerido por la especificación de voltaje IGBT, y luego utiliza el proceso de implantación de iones para formar un colector P+ desde la parte posterior. En el tiempo de corte, el campo eléctrico no penetra en la región de deriva N, por lo que se denomina IGBT de tipo "no penetrante". NPT no necesita control de vida útil de la portadora, pero su desventaja es que si se requiere una capacidad de bloqueo de voltaje más alta, inevitablemente requerirá una resistividad más alta y una capa de N-deriva más gruesa, lo que significa que la tensión saturada Vce (sat) también aumentará ,

Habilidades: baja caída de presión de saturación, coeficiente de temperatura positivo, temperatura de unión de trabajo de 125 ℃, alta robustez

Coeficiente de temperatura positivo, conveniente para conexión en paralelo.

Nombre: contenido descargable, KF2C, S4

¡Espera, parece que algo extraño está mezclado!

¡Sin error! S4 realmente no es IGBT4, es IGBT2 con raíces rojas. Es adecuado para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia. La frecuencia de conmutación dura puede alcanzar los 40 kHz. Este producto estrella todavía se vende bien.

 

Salto de rendimiento-IGBT3

Características: puerta de trinchera, parada de campo.

La aparición de IGBT3 ha desencadenado una gran revolución en el campo de IGBT. La estructura celular de IGBT3 ha cambiado de tipo plano a tipo ranura. En IGBT ranurado, el canal electrónico es perpendicular a la superficie de la oblea de silicio, lo que elimina la estructura JFET, aumenta la densidad del canal de superficie y mejora la concentración de portadores cerca de la superficie, lo que optimiza el rendimiento. (Consulte el artículo "Análisis estructural de IGBT plano y ranurado" para conocer la diferencia entre la tecnología de compuerta plana y ranurada).

En términos de estructura longitudinal, para aliviar la contradicción entre el voltaje de bloqueo y la caída de voltaje de saturación, Yingjia lanzó Field Stop IGBT en 2000, con el objetivo de minimizar el grosor de la zona de deriva y, por lo tanto, reducir el voltaje de saturación. El material de partida del IGBT de parada de campo es el mismo que el del NPT, y ambos son sustratos N de baja dotación. La diferencia es que la parte posterior del FS IGBT se inyecta con una capa de tampón N adicional, y su concentración de dopaje es ligeramente superior a la del sustrato N. Por lo tanto, la intensidad del campo eléctrico se puede reducir rápidamente, haciendo que el campo eléctrico general sea trapezoidal, reduciendo así en gran medida el espesor requerido de la región de N-deriva. Además, el amortiguador de N también puede reducir la eficiencia de emisión del emisor de P, reduciendo así la corriente de arrastre y la pérdida al apagar. (Para obtener más información sobre la diferencia entre NPT y dispositivos de corte de campo, consulte la diferencia entre PT, NPT y FS IGBT).

Habilidades: baja caída de voltaje de conducción, temperatura de unión de trabajo de 125 ℃ (150 ℃ para dispositivos de 600 V), optimización del rendimiento del interruptor

Debido al corte de campo y a la celda ranurada, la caída de voltaje en estado activo de IGBT3 es menor y el Vce (sat) típico varía de 3,4 en la segunda generación a 2,55 V en la tercera generación (3300 V, por ejemplo).

Nombre: T3, E3, L3

IGBT3 básicamente ha sido reemplazado por IGBT4 en el campo de voltaje medio y bajo, pero aún domina en el campo de alto voltaje. Por ejemplo, los productos principales de 3300 V, 4500 V y 6500 V todavía utilizan la tecnología IGBT3.

 

El pilar - IGBT4

IGBT4 es la tecnología de chip IGBT más utilizada en la actualidad. El voltaje incluye 600 V, 1200 V, 1700 V y la corriente varía de 10 A a 3600 A. Se puede ver en varias aplicaciones.

Características: puerta de trinchera + corte de campo + oblea delgada

Al igual que IGBT3, es una estructura de corte de campo + puerta de ranura, pero IGBT4 optimiza la estructura posterior, el grosor de la zona de deriva es más delgado y la concentración de dopaje y la eficiencia de emisión del emisor P posterior y el búfer N están optimizados.

Habilidades: alta frecuencia de conmutación, suavidad de conmutación optimizada, temperatura de unión de trabajo de 150 ℃

IGBT4 reduce aún más la pérdida de conmutación mediante el uso de obleas delgadas y la optimización de la estructura posterior, mientras que la suavidad de conmutación es mayor. Al mismo tiempo, la temperatura de unión operativa máxima permitida ha aumentado de 125 ℃ en la tercera generación a 150 ℃, lo que sin duda aumentará aún más la capacidad de corriente de salida del dispositivo.

Nombre: T4, E4, P4

T4 es una serie de baja potencia con una frecuencia de conmutación máxima de 20kHz.

E4 es adecuado para aplicaciones de potencia media, con una frecuencia de conmutación máxima de 8 kHz.

P4 optimiza aún más la suavidad de conmutación, que es más adecuada para aplicaciones de alta potencia, y la frecuencia de conmutación es de hasta 3 kHz.

Hombre rico sube al escenario - IGBT5

Características: puerta de trinchera+corte de campo+superficie cubierta con cobre

IGBT5 es el producto más lujoso de todas las series IGBT. Otros chips utilizan aluminio para la metalización de la superficie. IGBT5 utiliza cobre grueso en lugar de aluminio. La capacidad de corriente y la capacidad calorífica del cobre son mucho mejores que las del aluminio, por lo que IGBT5 permite una temperatura de unión de trabajo y una corriente de salida más altas. Al mismo tiempo, se optimiza la estructura de la viruta y se reduce aún más el grosor de la viruta.

Habilidades: temperatura de unión de trabajo de 175 ℃, voltaje de saturación de 1,5 V, capacidad de corriente de salida aumentada en un 30 %

Porque la superficie de IGBT5 está recubierta de cobre y avanzada. La tecnología de empaque XT se adopta en el empaque del módulo, la temperatura de unión de trabajo puede alcanzar los 175 ℃. En comparación con IGBT4, el grosor del chip se reduce aún más, lo que hace que la caída del voltaje de saturación sea menor y la capacidad de corriente de salida aumente en un 30 %.

Nombre: E5, P5

En la actualidad, los chips IGBT5 solo se empaquetan en PrimePACK ™ Además, el voltaje es solo de 1200 V y 1700 V, lo que representa los productos FF1200R12IE5 y FF1800R12IP5.

 

Verdadero y Falso Rey Mono - TRENCHSTOP  ™ 5

En el sector de gestión única, existe una categoría de productos llamada TRENCHSTOP ™ 5. A menudo escucho a la gente preguntar si H5, F5, S5 y L5 son IGBT5. Estrictamente hablando, no lo es. Aunque el nombre tiene 5, H5, F5 y S5 pertenecen a otra familia llamada TRENCHSTOP ™ 5. Esta familia no tiene la bendición de la "armadura dorada", y el gen también es diferente de IGBT5.

Características: rejilla de ranura fina + corte de campo

Aunque todas se denominan rejillas de trinchera, TRENCHSTOP™ siguen siendo muy diferentes a sus predecesoras. Tiene canales más densos y mayor densidad de corriente. No tiene capacidad de cortocircuito mientras logra el mejor rendimiento operativo.

Habilidades: temperatura máxima de unión de trabajo de 175 ℃, alta frecuencia de conmutación, sin capacidad de cortocircuito

El rendimiento y el cortocircuito son siempre una contradicción. Para lograr un rendimiento excelente, se sacrifica el tiempo de cortocircuito de TRENCHSTOP ™ 5. TRENCHSTOP ™ 5 De acuerdo con los diferentes propósitos de la aplicación, se puede lograr una pérdida de conducción extremadamente baja o una frecuencia de conmutación extremadamente alta, con una frecuencia de conmutación máxima de 70~100kHz, y la caída de voltaje de conducción mínima puede ser tan baja como 1.05V.

Nombre: H5, F5, S5, L5

TRENCHSTOP ™ En la actualidad, solo hay dispositivos de 650 V y todos son dispositivos discretos. Esta serie de productos optimiza la pérdida en estado activo y la pérdida de conmutación para diferentes aplicaciones. H5/F5 es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia y L5 tiene la pérdida de conducción más baja. TRENCHSTOP ™ 5 La posición de cada producto en la curva de compromiso se muestra en la siguiente figura.

 

 

Estrella en ascenso - IGBT6

Aunque hay una brecha de 5 entre la 6.ª generación y la 4.ª generación, la 6.ª generación es en realidad la versión optimizada de la 4.ª generación, que sigue siendo la puerta de trinchera+corte de campo. IGBT6 actualmente solo se usa en un solo tubo.

Características: rejilla de trinchera + corte de campo

La estructura del dispositivo es similar a la de IGBT4, pero la inyección trasera de P+ está optimizada para obtener una nueva curva de compromiso.

Habilidad: temperatura máxima de unión de trabajo de 175 ℃, Rg controlable, cortocircuito 3us

IGBT6 actualmente tiene dos series de productos, S6 tiene baja pérdida de conducción, Vce (sat) 1.85V; H6 tiene una pérdida de conmutación baja, que es un 15 % más baja que H3.

Nombre: S6, H6

IGBT6 solo tiene productos de empaque de un solo tubo, como IKW15N12BH6, IKW40N120CS6, que se empaquetan con TO-247 de 3 pines, TO-247 más 3 pines y TO-247 más 4 pines.

Gran atención - IGBT7

Después de varias generaciones de acumulación, IGBT finalmente marcó el comienzo de IGBT7 en 2018.

Características: puerta de microranura + corte de campo

Aunque todas son cuadrículas acanaladas, toda la estructura será muy diferente si hay una micropalabra más. La densidad del canal IGBT7 es mayor, el espacio entre celdas también está cuidadosamente diseñado y los parámetros de capacitancia parásita están optimizados para lograr el mejor rendimiento de conmutación a 5kv/us.

Habilidad: temperatura de unión de sobrecarga de 175 ℃, controlable dv/dt

En comparación con IGBT4, IGBT7 Vce (sat) se reduce en un 20 %, lo que puede alcanzar una temperatura de unión operativa transitoria máxima de 175 ℃.

Nombre: T7, E7

Los productos representativos incluyen: FP25R12W1T7. T7 está optimizado para controlador de motor, que puede lograr el mejor rendimiento a 5kv/us. E7 es más utilizado, incluido el conductor de vehículos comerciales eléctricos, el inversor fotovoltaico, etc.

 

 

 

 

 

 

YTPQC-AHF、SVG

 

 

YTPQC-AHF（Filtro de armónicos activo）、 SVG (Generador estático de Var)  utiliza principalmente un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) de 5ª para controlar la magnitud y la fase del voltaje de CA del inversor, a fin de lograr el propósito defiltrado de armónicos,compensación de potencia reactiva y Equilibrio de carga trifásico.   

 

En términos de confiabilidad, debido a la falta de popularidad, la confiabilidad de los IGBT de mayor generación es menor que la de los IGBT de menor generación.

El IGBT de séptima generación tiene una frecuencia más alta y una velocidad más rápida. Lo que conducirá a un volumen más pequeño de otros componentes utilizados por él, por lo que el volumen total del módulo es más pequeño. Para nuestra industria, la principal diferencia es el volumen del producto. En términos de volumen de producto, actualmente estamos desarrollando un nuevo módulo 2U, que tiene una capacidad de compensación considerable con un volumen menor