新型1700V SPT+IGBT的卓越短路能力如图12和图13所示。从图12 可以看到结温Tj=150℃、直流电压为1300V时的短路测试试验。在长达26μs的脉冲时间内,短路电流380A,总耗散能量为12.2J测试后,没有观测到热奔现象。为获得一个高短路SOA能力——甚至在整个-40℃~150℃的温度变化过程中,门极电压超过了15V的标准门极驱动电压,——SPT+ IGBT采用了SPT缓冲层和阳极设计。图13显示了室温条件下,在门极电压VG=19V时,所测得的典型短路SOA波形。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/230468.htm
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图.12.在Tj=150℃、VG=15V时所测得的IGBT芯片短路波形
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图13 室温条件下,VG=19V所测得的IGBT芯片典型SC SOA波形
4 175℃下1700V芯片组工作能力
目前1700V芯片组发展的方向,是使工作温度扩展到Tj=175℃。在终端偏置环终端设计中,内部电介质层的稳定可看作是减少环的互连导通的决定性因素。通过优化钝化过程中的热处理过程,同150℃那代产品相比,高温漏电流可以进一步减小3倍,如图14(a)所示。在整个温度范围,IGBT都保有可控的开关能力和短拖尾电流。正如图15所示,在Tj=175℃时,IGBT芯片的坚固性表现已经被证实。图中寄生电感为1.6μH、直流电压为1300V的情形下,一个大于3倍标称值的460A电流被关断。
通过引入新的阳极概念,结合已建好的、用于SPT+一代的局部寿命控制,已实现二极管芯片的进一步改善。尽管通过采用氢代替氦离子进行局部寿命控制,证明在150℃的SPT+二极管工艺平台是可行的,但是这样获得的漏电流减小还不足以使结工作温度拓宽到175℃。为了突破这种限制,一个新场屏蔽阳极(FSA)概念被提出。在局部轴向寿命控制传统阳极设计中,反向阻断态的空间电荷区将延伸到辐射缺陷区,导致产生较大的漏电流。与此相反,在FSA设计中,采用了次深度、低掺杂缓冲阳极,从而阻止场扩展到辐射缺陷区,正如图16所描述的那样。
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图14同150℃ SPT+产品相比,新的IGBT(a)和二极管(b)在漏电流的改善
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图15Tj=175℃时1700V SPT+ IGBT RBSOA
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