關(guān)于大功率 IGBT模塊的特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢，你了解嗎？

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的生活帶來便利，那么你知道這些高科技可能會含有的大功率 IGBT模塊嗎?

功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等，是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心。功率半導(dǎo)體器件種類眾多，按集成度可分為功率IC、功率模塊和功率分立器件三大類，其中功率分立器件中MOSFET、功率二極管、IGBT占比較大，是最主要的品類。

絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是在金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管(Bipolar)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型復(fù)合功率器件，具有MOS輸入、雙極輸出功能。IGBT集Bipolar器件通態(tài)壓降小、載流密度大、耐壓高和功率MOSFET驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)于一身。作為電力電子變換器的核心器件，為應(yīng)用裝置的高頻化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基礎(chǔ)[1]。

單一功能型的大功率igbt驅(qū)動保護(hù)電路一般是由光耦和功率緩沖器構(gòu)成, hcpl-3150如等,如圖1所示.它將普通控制信號的 ttl/cmos 輸入電平信號轉(zhuǎn)變?yōu)檎?fù)十幾伏的 igbt 門 極驅(qū)動輸出電平,正負(fù)電平的幅值取決于隔離電源.工程師進(jìn)行設(shè)計時可將它配上隔離電源電路,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)動 電阻等,就可直接驅(qū)動 igbt,形成最簡單的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路;也可以自己配上一些 外圍電路形成多功能型驅(qū)動器. 單一功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路的最大優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用靈活,成本較低.

自IGBT商業(yè)化應(yīng)用以來，作為新型功率半導(dǎo)體器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的頻率應(yīng)用范圍內(nèi)占據(jù)重要地位，其電壓范圍為600V—6500V，電流范圍為1A—3600A(140mm x 190mm模塊)。IGBT廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C(通信、計算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車電子)、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

多功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路除了提供直接驅(qū)動 igbt 的功能之外,還可以提供 完善的保護(hù)功能,如 hcpl-316j, m57962 等,如圖 2和圖 3所示,它們一般采用混合厚膜 封裝技術(shù)或者采用集成封裝技術(shù), 可以直接兼容 cmos/ttl 電平.工程師進(jìn)行設(shè)計時一般只需 要配上隔離電源電路,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)動電阻等,就可以成為一個較 為完整的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路.

目前，世界各大功率半導(dǎo)體公司對IGBT的研發(fā)熱潮日益高漲，研究步伐和技術(shù)革新日益加快，IGBT芯片的設(shè)計與生產(chǎn)廠家有英飛凌(Infineon)、 ABB、三菱(Mitsubishi Electric)、Dynex(中國南車，CSR)、IXYS Corporation、International Rectifier、Powerex、Philips、Motorola、Fuji Electric、Hitachi、Toshiba等，主要集中在歐、美、日等國家。因?yàn)榉N種原因，國內(nèi)在IGBT技術(shù)研究開發(fā)方面雖然起步較早，但進(jìn)展緩慢，特別是在IGBT產(chǎn)業(yè)化方面尚處于起步階段，作為全球最大的IGBT應(yīng)用市場，IGBT模塊主要依賴進(jìn)口。

目前 igbt 的開通電壓一般采用+15v 電壓源驅(qū)動, 有人已經(jīng)提出發(fā)展恒流源驅(qū)動的方法, 認(rèn)為可以克服 igbt 的"米勒"電容效應(yīng),使 igbt 的導(dǎo)通更加可靠.igbt 的關(guān)斷電壓從最初的 0 v,到后來的-7v 左右,低頻下普遍使用-15v.

商用IGBT的體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從穿通(Punch Through，PT)到非穿通(Non Punch Through，NPT)，再到軟穿通(Soft Punch Through，SPT)的過程，如圖3所示[3]。而在穿通結(jié)構(gòu)之前，IGBT的體結(jié)構(gòu)是基于厚晶圓擴(kuò)散工藝的非穿通結(jié)構(gòu)，背部空穴的注入效率很高，由于器件內(nèi)部的寄生晶閘管結(jié)構(gòu)，IGBT在工作時容易發(fā)生閂鎖，因此很難實(shí)現(xiàn)商用。隨著外延技術(shù)的發(fā)展，引入了N型緩沖層形成穿通結(jié)構(gòu)，降低了背部空穴注入效率，并實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用，但由于外延工藝的特點(diǎn)，限制了高壓IGBT的發(fā)展，其最高電壓等級為1700V。

以上就是大功率 IGBT模塊的一些值得大家學(xué)習(xí)的詳細(xì)資料解析，希望在大家剛接觸的過程中，能夠給大家一定的幫助，如果有問題，也可以和小編一起探討。