IGBT模塊
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- 在上面介紹的Power MOSFET其實(shí)根本上來(lái)講它還是傳統(tǒng)的MOSFET,它依然是單一載流子(多子)導(dǎo)電,所以我們還沒(méi)有發(fā)揮出它的極致性能。所以后來(lái)發(fā)展出一個(gè)新的結(jié) 構(gòu),我們?nèi)绾文軌蛟赑ower MOSFET導(dǎo)通的時(shí)候除了MOSFET自己的電子我還能從漏端注入空穴不就可以了嗎?所以自然的就在漏端引入了一個(gè)P+的injection layer (這就是名字的由來(lái)),而從結(jié)構(gòu)上漏端就多了一個(gè)P+/N-drift的PN結(jié),不過(guò)他是正偏的,所以它不影響導(dǎo)通反而增加了空穴注入效應(yīng),所以它的特性就類(lèi)似BJT了有兩種載流子參與導(dǎo)電。所以原來(lái)的source就變成了Emitter,而Drain就變成了Collector了。
- 這樣的結(jié)構(gòu)好處是提高了電流驅(qū)動(dòng)能力,但壞處是當(dāng)器件關(guān)斷時(shí),溝道很快關(guān)斷沒(méi)有了多子電流,可是Collector (Drain)端這邊還繼續(xù)有少子空穴注入,所以整個(gè)器件的電流需要慢慢才能關(guān)閉(拖尾電流, tailing current),影響了器件的關(guān)斷時(shí)間及工作頻率。這個(gè)可是開(kāi)關(guān)器件的大忌啊,所以又引入了一個(gè)結(jié)構(gòu)在P+與N-drift之間加入N+buffer層,這一層的作用就是讓器件在關(guān)斷的時(shí)候,從Collector端注入的空穴迅速在N+ buffer層就被復(fù)合掉提高關(guān)斷頻率,我們稱(chēng)這種結(jié)構(gòu)為PT-IGBT (Punch Through型),而原來(lái)沒(méi)有帶N+buffer的則為NPT-IGBT。電動(dòng)控制系統(tǒng) 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅(qū)動(dòng)汽車(chē)電機(jī);車(chē)載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流/交流(DC/AC)逆變,使用電流較小的IGBT和FRD;充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)元件使用;
- IGBT各代之間的技術(shù)差異,要了解這個(gè),我們先看一下IGBT的發(fā)展歷程。工程師在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),需要一種新功率器件能同時(shí)滿(mǎn)足:·驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,以降低成本與開(kāi)關(guān)功耗;通態(tài)壓降較低,以減小器件自身的功耗。回顧他們?cè)?950-60年代發(fā)明的雙極型器件SCR,GTR和GTO通態(tài)電阻很??;電流控制,控制電路復(fù)雜且功耗大;1970年代推出的單極型器件VD-MOSFET通態(tài)電阻很大;電壓控制,控制電路簡(jiǎn)單且功耗??;因此到了1980年代,他們?cè)噲D把MOS與BJT技術(shù)集成起來(lái)的研究,導(dǎo)致了IGBT的發(fā)明。 1985年前后美國(guó)GE成功試制工業(yè)樣品(可惜后來(lái)放棄)。自此以后, IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進(jìn)。
- IGBT模塊按封裝工藝來(lái)看主要可分為焊接式與壓接式兩類(lèi)。高壓IGBT模塊一般以標(biāo)準(zhǔn)焊接式封裝為主,中低壓IGBT模塊則出現(xiàn)了很多新技術(shù),如燒結(jié)取代焊接,壓力接觸取代引線(xiàn)鍵合的壓接式封裝工藝。
隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片的最高工作結(jié)溫與功率密度不斷提高, IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應(yīng)。未來(lái)IGBT模塊技術(shù)將圍繞 芯片背面焊接固定 與 正面電極互連 兩方面改進(jìn)。模塊技術(shù)發(fā)展趨勢(shì):無(wú)焊接、 無(wú)引線(xiàn)鍵合及無(wú)襯板/基板封裝技術(shù);內(nèi)部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅(qū)動(dòng)電路等功能元件,不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。