新IGBT技术提高应用性能

当在更高电流密度情况下使用新一代IGBT，具有高电流密度的续流二极管也是需要的，尤其是对那些具有最大芯片封装密度的模块。基于这个原因，在现有CAL（可控轴向长寿命）二极管技术的基础上开发了新的CAL4续流二极管，其特点在于对任何电流密度的软开关性能，耐用度（高di/dt）以及低反向恢复峰值电流和关断损耗。CAL4 FWD的基本结构只是背面带有n/n+结构的薄n---衬底（图1b）。为了减少产生的损耗，n缓冲层被优化，采用较薄n+晶圆，活动表面积增大（即小边结构），纵向载流子寿命被优化。因此，新的，经过改进的CAL4二极管是很出色，除了电流密度提高了30%，其正向电压更低及切换损耗也与上一代相类似（CAL3，Tjop =常数)。为增加p/n结的最高结温至175°C，使用了新的边缘端钝化. 受益于上述的优化工作，CAL4 FWD是第四代IGBT应用的完美匹配。

新一代芯片扩大了的温度范围-175°C（Tjmax）在适当的可靠性试验中进行了验证（例如：栅应力，高温反偏（HTRB），高湿高温反偏（THB）测试。

表1显示了英飞凌的3个主要IGBT技术系列的最重要的专用参数，正如1200V SEMITRANS®模块所使用的。

为使数据具有可比性，表2中所有的开关损耗（Esw）均为结温Tj=125°C时的数据。而IGBT4模块的数据手册中的值为Tj=150°C时的数据。VCEsat值给定的是芯片级的，相应的端子级会更高，因为端子上有压降。

3. 模块外壳的要求

表2显示了SEMITRANS®模块外壳的主要参数和这些参数对最终产品性能所产生的影响的详细信息。

表2：模块外壳属性及所产生的影响

3.1 端子电阻
模块的端子电阻影响电路的工作效率。在图2所示的例子中，导通损耗比SEMITRANS®高11%。这相当于一个每相绝对值约90W，三相共270W的功率变频器。

图2：高端子电阻的影响

3.2 热阻

这一参数影响最大允许功率损耗，从而也影响模块中IGBT和二极管的最大允许的集电极电流。下列因素对决定热阻的大小至关重要：

芯片尺寸（面积）

模块设计（焊接、陶瓷基板（DCB）、基板）

系统设计（导热硅脂，散热器）