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改进IGBT有哪些技术方法呢?

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    根据IGBT应用数据表明:

  1,在同样工作电流下芯片面积、通态饱和压降、功率损耗逐代下降。关断时间也是逐代下降。而且下降幅度很大。达到了增加电流密度、降低功率损耗的目的。

  2,表上列出的“断态电压”即是Vceo,发射极和集电极之间耐压。这是应用需要提出的越来越高的要求,


  IGBT的技术改进措施和方向

  在硅晶片上做文章,有很多新技术、新工艺。IGBT技术改进措施主要有下面几个方面:

  1,为了提高工作频率降低关断时间,第一代、第二代早期产品曾采用过“辐照”手段,但却有增加通态压降(会增加通态功耗)的反作用危险。

  2,第一代与第二代由于体内晶体结构本身原因造成“负温度系数”,造成各IGBT原胞通态压降不一致,不利于并联运行,因此当时的IGBT电流做不大。此问题在第四代产品中采用了“透明集电区技术”,产生正温度系数效果后基本解决了,保证了(四)3中目标的实现。

  3,第二代产品采用“电场中止技术”,增加一个“缓冲层”,这样可以用较薄的晶片实现相同的耐压(击穿电压)。因为晶片越薄,,饱和压降越小,导通功耗越低。此技术往往在耐压较高的IGBT上运用效果明显。耐压较低的如几百伏的IGBT产品,晶片本来就薄,再减薄到如100到150微米的话,加工过程极容易损坏晶片。

  4,第三代产品是把前两代平面绝缘栅设计改为沟槽栅结构,即在晶片表面栅极位置垂直刻槽深入晶片制成绝缘栅。栅极面积加大但占用晶片位置减小,增加了栅极密度。工作时增强了电流导通能力,降低了导通压降。

  5,第四代非穿通型IGBT(NPT)产品不再采用“外延”技术,代之以“硼离子注入”方法生成集电极,这就是(五)2中提到的“透明集电区技术”。除已提到的产生正温度系数、便于并联运行的功能外,主要还有:

  5.1不必用辐照技术去减少关断时间,因为“透明集电区技术”也有此功能。因此不存在辐照使通态压降增加而增加通态损耗的可能。即(五)1中提到的“危险”。

  5.2不采用“外延”工艺和“辐照”工艺,可以减低制造成本。

  6,表中所列的第五、第六代产品是在IGBT经历了上述四次技术改进实践后对各种技术措施的重新组合。第五代IGBT是第四代产品“透明集电区技术”与“电场中止技术”的组合。第六代产品是在第五代基础上改进了沟槽栅结构,并以新的面貌出现。

  请注意表中第五季第六代产品的各项指标改进十分明显,尤其是承受工作电压水平从第四代的3300V提高到6500V,这是一个极大的飞跃。


  上述几项改进技术已经在各国产品中普遍采用,只是侧重面有所不同。除此以外,有报道介绍了一些其它技术措施如:内透明集电极、砷掺杂缓冲层、基板薄膜化、软穿通技术等。 

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