新IGBT技術提高應用性能

當在更高電流密度情況下使用新一代IGBT，具有高電流密度的續流二極管也是需要的，尤其是對那些具有最大芯片封裝密度的模塊。基于這個原因，在現有CAL（可控軸向長壽命）二極管技術的基礎上開發了新的CAL4續流二極管，其特點在于對任何電流密度的軟開關性能，耐用度（高di/dt）以及低反向恢復峰值電流和關斷損耗。CAL4 FWD的基本結構只是背面帶有n/n+結構的薄n---襯底（圖1b）。為了減少產生的損耗，n緩沖層被優化，采用較薄n+晶圓，活動表面積增大（即小邊結構），縱向載流子壽命被優化。因此，新的，經過改進的CAL4二極管是很出色，除了電流密度提高了30%，其正向電壓更低及切換損耗也與上一代相類似（CAL3，Tjop =常數)。為增加p/n結的最高結溫至175°C，使用了新的邊緣端鈍化. 受益于上述的優化工作，CAL4 FWD是第四代IGBT應用的完美匹配。

新一代芯片擴大了的溫度范圍-175°C（Tjmax）在適當的可靠性試驗中進行了驗證（例如：柵應力，高溫反偏（HTRB），高濕高溫反偏（THB）測試。

表1顯示了英飛凌的3個主要IGBT技術系列的最重要的專用參數，正如1200V SEMITRANS®模塊所使用的。

為使數據具有可比性，表2中所有的開關損耗（Esw）均為結溫Tj=125°C時的數據。而IGBT4模塊的數據手冊中的值為Tj=150°C時的數據。VCEsat值給定的是芯片級的，相應的端子級會更高，因為端子上有壓降。

3. 模塊外殼的要求

表2顯示了SEMITRANS®模塊外殼的主要參數和這些參數對最終產品性能所產生的影響的詳細信息。

表2：模塊外殼屬性及所產生的影響

3.1 端子電阻
模塊的端子電阻影響電路的工作效率。在圖2所示的例子中，導通損耗比SEMITRANS®高11%。這相當于一個每相絕對值約90W，三相共270W的功率變頻器。

圖2：高端子電阻的影響

3.2 熱阻

這一參數影響最大允許功率損耗，從而也影響模塊中IGBT和二極管的最大允許的集電極電流。下列因素對決定熱阻的大小至關重要：

芯片尺寸（面積）

模塊設計（焊接、陶瓷基板（DCB）、基板）

系統設計（導熱硅脂，散熱器）