如何選擇太陽能逆變器中的功率電子器件
加入技術交流群
TrenchStop 工藝是先進的溝槽柵（trench gate）和場終止層（fieldstop）概念的結合，可以進一步降低導通損耗。 Trench gate工藝提供更高的溝道寬度，從而減小了溝道電阻。ndoped 場終止層只執行一項任務：以極低的斷態電壓值抑制電場。這為設計出電場在n襯底層中幾乎是水平分布的創造了條件。這說明，材料的電阻非常低，因而在導通過程中，電壓降很低。電場終止層的優勢，可通過進一步降低芯片的厚度得以發揮，從而實現上述所有優越性。采用TrenchStop工藝也可實現并聯。
表2給出了阻斷電壓為600V和1200V的IGBT的比較。對于這三種工藝來說，所使用的晶體管的額定功率都保持恒定。這就是說，電壓為600V時器件的電流，是電壓為1200V時器件的兩倍。也就是說，一個50A/600V的器件相當于兩個25A/1200V的器件。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/168932.htm
從上表可以看出，與1200V的器件相比較，6
00V TrenchStop工藝可以將開關和導通損耗降低50%。因此， 對于整個系統來說，盡可能地使用600V工藝的優異性能是很重要的。1200V TrenchStop工藝專為實現低導通損耗而進一步優化。因此，Fast工藝或 TrenchStop產品家族哪個更具有優異性能, 取決于開關頻率。
IGBT通常還需要一個續流二極管，以使其能夠續流，這是EmCon工藝的一個特殊優化版本。它是根據600V系列器件的15kHz開關頻率進行優化的。過去認為，續流二極管必須具備非常低的導通電壓以實現最低總損耗。根據應用要求可進行其它優化，以使二極管和IGBT中的總損耗更低。這說明，在頻率約為16kHz的IGBT和二極管的應用中，為實現低開關損耗，更高的正向電壓降更為合適。
這一點在圖6（600V系列）中得以說明。左柱表示TrenchStop IGBT和EmCon3工藝中EmCon 二極管的損耗。右柱表示TrenchStop IGBT和為實現低傳導損耗而進行優化后的二極管（稱為Emcon2工藝）的損耗。右柱中的同一二極管與采用英飛凌的Fast工藝（600V）的IGBT 結合使用。條形圖中黃色和橙色的部分分別代表IGBT的導通損耗和開關損耗。深藍色和淺藍色部分分別是二極管的導通損耗和開關損耗。
很容易看出，在開關頻率為16kHz，負荷角的余弦值為 0.7和額定電流的情況下，Emcon3二極管在導通過程中會產生更高損耗（深藍色），但能得到更好的開關性能。因此，就這一點而言，二極管本身已經是很好的選擇了。 此外，它還降低了IGBT在開通過程中的開關損耗。上述第2部分的考慮事項同樣適用于此處。使用優化的EmCon二極管可使損耗降低1W左右，這是它的一個優勢。請注意，當負荷角接近1的時候，開關損耗將成為主要的損耗，因為二極管只在輸出逆變器死區期間導通。
結論
功率半導體器件需要具備不同的特性，才能在太陽能逆變器應用中達到最高效率。新工藝的出現，如碳化硅半導體二極管或TrenchStop IGBT等， 正在幫助人們實現這一目標。當然，要實現這一目標，不僅要對單個器件進行優化， 而且還要對這些器件組合在一起發生作用的方式進行優化。這將實現最小損耗和最高效率，而這正是太陽能逆變器最重要的兩項指標。
評論