IGBT模塊的開關損耗和性能有什么關系?
??在
IGBT的發展中,要求功率開關器件減少損耗,提高效率,改善性能。開關器件的損耗可以分為兩類,一類是導通狀態正常(on-state)的器件損耗;另一個是從導通狀態到關斷狀態(從關斷狀態到導通狀態)的開關損耗。
IGBT的主要技術特性是集電極-發射極飽和電壓VCE(sat)特性和開關特性tf(關斷時間toff和導通時間ton之和)。
IGBT的擊穿性能取決于阻塞性能、短路性能、di/dt和dv/dt性能。
??(1)改善開關特性的技術
??為改善開關特性而開發的技術主要是優化濃度和層厚度,減少成為載流子的空穴,并減少
IGBT獨特的集電極電流拖尾。通過優化單元圖形,降低了輸入阻抗RG,增加了功率MOSFET部分柵極的充放電時間。在提高功率器件速度的基礎上,采用的技術是縮短載體的壽命。作為壽命限制的方法,常用的有重金屬擴散法和電子射線照射法。通過控制壽命,可以控制
IGBT集電極電流Ic的關斷特性。減小功率MOSFET部分的柵電容,可以使充放電時間達到高速。
??(2)減少VCE技術
??降低VCE(sat)的技術是通過優化層的濃度、厚度和深度來降低電阻部分,并借助精細化來提高單位面積的電流密度,從而優化Lg與Ls的比值,擴大功率MOSFET反型層(溝道)的單位芯片面積,降低溝道電阻。
??通過使用改進的開關特性技術和增加壽命限制,可以加速開關特性。在
IGBT,VCE(sat)和開關特性tf呈相關關系。在生命時間控制的幫助下,可以在這種關聯關系中找到任何需要的工作狀態。
??(3)提高性能的技術
??為了改善
IGBT的擊穿性能,采用了
IGBT性能改善技術,抑制了
IGBT內部寄生NPN晶體管的工作以及
IGBT內部電場和電流的集中,從而改善了
IGBT的擊穿性能。
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