安森美半導體的全系列IGBT滿足汽車、太陽能逆變器、不間斷電源...

安森美半導體的全系列IGBT滿足汽車、太陽能逆變器、不間斷電源、白家電等各類應用需求

廠商供稿 發表於 2017-05-16 16:43:39

安森美半導體是領先的功率器件半導體供應商，提供全面的功率器件，包括MOSFET、IGBT、二極體、寬帶隙（WBG）等分立器件及智能功率模塊（IPM）等功率模塊，尤其在收購Fairchild半導體後，是全球第二大功率分立器件半導體供應商，在IGBT領域有著不可比擬的優勢，提供同類最佳的IGBT技術和最寬廣的IGBT產品陣容。

安森美半導體在IGBT領域的優勢

安森美半導體在功率器件、IGBT、薄晶圓和封裝技術方面有強大的智慧財產權陣容，在全球多地擁有IGBT製造設施，量產點火IGBT具有30年經驗，600 V和1200 V溝槽場截止IGBT平臺性能已通過分立產品和功率集成模塊（PIM）系列證實。自2016年9月收購Fairchild，安森美半導體的IGBT產品陣容大為擴展，提供600 V、650 V、1200 V、1350 V、1500 V IGBT，採用TO-3P、TO-247、TO-247 4L、TO-220、TO-220 FullPak、D2PAK、DPAK等封裝，用於汽車、太陽能逆變器、不間斷電源（UPS）、電磁爐、電焊機和電機控制等各種不同應用。

圖1：安森美半導體的IGBT陣容

溝槽柵場截止IGBT技術是當前IGBT領域的一大技術亮點，圖2為安森美半導體的溝槽柵場截止IGBT的橫截面，採用了背面金屬化、背面注入、柵氧化、場氧化、鈍化等工藝，電場分布呈梯形，可實現優化的導通損耗和開關性能。

圖2：溝槽柵場截止IGBT橫截面

安森美半導體的IGBT具有出色的非鉗位感性開關（UIS）能力，大大增強了在系統發生瞬態事件時的可靠性。UIS用以測試器件的抗雪崩能力，如器件在擊穿後能承受的能量水平。UIS能力不依賴於擊穿電壓。

安森美半導體的FSIII 超場截止1200 V IGBT採用公司專有的超場截止溝槽技術，並與一個具有軟關斷特性的快速恢復二極體（FRD）共同封裝在一起，提供最小的反向恢復損耗。FSIII FRD採用更薄的外延層、優化的外延緩衝層和更少摻雜的陽極，表現出更低的正向壓降（VF）、更軟開關和更低的反向恢復電流（IRRM）。加之其極寬的高度觸發的場截止層，能實現領先行業的總開關損耗，為大功率開關系統在電源能效方面設立新的基準。如NGTB40N120FL3WG的總開關損耗為2.7毫焦耳（mJ），而NGTB25N120FL3WG的總開關損耗為1.7 mJ。兩款器件在各自額定電流下的VCEsat均為1.7 V，非常適用於UPS和太陽能逆變器。NGTB40N120L3WG經優化提供低導通損耗，額定電流下的VCEsat為1.55 V，總開關損耗為3 mJ，主要針對電機驅動應用。這些1200 V IGBT還曾在2016年獲《今日電子》與21IC中國電子網聯合頒發「Top 10電源產品獎」，這是於電子業備受認同的確定高品質產品的一個基準。

安森美半導體的FS4 溝槽場截止650 V IGBT，如FGH50T65SQD_F155和FGH75T65SQD_F155，具備高電流能力、高輸入阻抗、快速開關和緊密的參數分布等特性。

FSIII和FS4都是先進的IGBT技術，提供高性能和強固的IGBT產品。

此外，安森美半導體不光在分立器件上有業界領先的產品，公司還結合在功率模塊上的先進技術，推出了用於太陽能逆變器和UPS的T型逆變器 PIM。集成化的模塊包括了IGBT及整流器，採用安森美半導體的專有溝槽FS技術 及強固的超快FRD，配置為中點鉗位式T型拓撲結構，能效可超過98%。模塊中的IGBT通過在低飽和電壓（Vce）和低關斷損耗（Eoff）之間權衡取捨，恰到好處地優化電路性能，具有最大結溫Tj = 175°C或短路能力。模塊中的超快整流器提供低VF性能和高溫能力。可配置的封裝平臺採用大功率直接鍵合銅（DBC）基板技術及專有的壓合（press-fit）引腳，可以提供更高的功率密度、更高的性能與更高的可靠性。

我們對安森美半導體的IGBT PIM模塊和競爭對手的IGBT模塊進行了能效對比測試，它們被評估用於一個7千瓦的T型逆變器應用，工作於15千赫、200 V交流電壓和650伏直流鏈電壓。結果表明，安森美半導體的IGBT PIM模塊能效和熱性能都要優於競爭器件。

用於白家電的IGBT

1. 功率因數校正（PFC） 類應用

PFC類的IGBT主要用於工業、空調等應用，工作頻率在20至40 kHz，峰值電流在20 A至 40 A，要求低噪聲、低開關損耗。

同等工作條件下，IPM結構比分立的PFC結構提供更高的工作頻率，且由於其將升壓線圈布設在電路板上，從而減小磁芯尺寸，進而降低組裝成本。在220 V交流電壓，4 kW工作頻率下，無橋交錯式PFC的系統總損耗還較分立的升壓PFC降低38%。

表1：安森美半導體用於PFC類白家電的IGBT陣容

2. 逆變器類應用

這類應用主要包括冰箱、洗衣機、洗碗機等，工作頻率在5至20 kHz，峰值電流在3至15 A，要求低功耗、高可靠性，若需降低成本，可轉向採用分立的IGBT。

例如，對於用於冰箱的逆變器，安森美半導體提供600 V NGTB03N60R2DT4G、NGTB05N60R2DT4G、NGTB10N60R2DT4G，採用緊湊的DPAK封裝，提供低飽和電壓VCE（sat），能承受達5 μs的短路，散熱性極佳，有助於設計人員採用緊湊的PCB和實現高能效。

對於用於洗衣機、電鋸的逆變器或電機，安森美半導體提供採用DPAK封裝的NGTB10N60R2DT4G、採用TO-220F-3FS封裝的NGTB10N60FG和NGTB15N60R2FG，這些IGBT具有低VCE（sat）和高速開關性能，能承受達5 μs的短路，無需隔離器件，提供高能效。

3. 感應加熱類應用

感應加熱類應用分為兩種拓撲結構：單端式和半橋式。單端式結構簡單，主要用於電飯煲、微波爐等低成本應用，需要IGBT、電容及電感等高壓器件，最大功率不超過2 kW，通過電壓諧振實現軟開關，採用高BVces的IGBT，最好具有快速開關性能，電壓範圍在1000至1，500 V，電流在15至30 A；半橋式拓撲主要用於頻率超過2 kW 的高功率應用如電磁爐爐面，需要2個IGBT和隔離的門極驅動器，通過電流諧振實現軟開關，採用高額定電流的IGBT，最好具有低VCE（sat），電壓範圍在600至650 V，電流在40至60 A。

圖3：單端拓撲（左）和半橋拓撲（右）

表2：安森美半導體用於感應加熱類白家電的IGBT陣容

總結

安森美半導體是領先的IGBT供應商，具備先進的IGBT技術和寬廣的IGBT陣容，提供從600 V到1500 V、涵蓋平面型和溝槽型、FS到FS4的高性能IGBT和IGBT PIM。公司專有的溝槽場截止技術和封裝優勢，完美地平衡開關損耗和導通損耗，能滿足各類應用和不同客戶的需求。

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