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英飞凌igbt选型手册和芯片技术
2022-12-23 2035次

  IGBT它是一种非常重要的电力电子器件。它既有功率,MOSFET驱动功率小、开关频率高的优点,以及大功率晶体管导电压低、通态电流大的优点。它可以随时关闭通态电流,避免了一般晶闸管只能在一个半波内导通而不能关闭的弱点。它是电力电子领域一个非常有前途的大功率半导体设备。IGBT这种新型功率半导体设备,又称绝缘栅双极晶体管,是第三次功率半导体设备技术革命的代表性产品。广泛应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风能发电、电机传动、汽车等弱电控制等行业。近30年来,已达到12英寸硅晶片和6500伏的高水平。



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  “薄如蝉翼”的IGBT芯片IGBT芯片发展趋势是:薄片工艺,主要是减少热阻,减小衬底电阻从而减小通态损耗;小管芯,主要是提高器件的电流密度,15年来管芯的 面积减少了2/3;大硅片,硅片由5英寸变为12英寸,面积增加了5.76倍,折算后每颗芯粒的成本可以大大的降低。Infineon英飞凌专注于迎接现代社会的三大科技挑战: 高能效、 移动性和 安全性,为汽车和工业功率器件、芯片和安全应用提供半导体和系统解决方案。英飞凌的产品素以高可靠性、卓越质量和创新性著称。英飞凌分别针对小、中、大功率应用而设计的三种IGBT4芯片



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  英飞凌IGBT4芯片技术:

  基于沟槽栅+场终止结构,1200V和1700V;

  200V三种类型:小功率T4、中功率E4、大功率P4;

  1700V两种类型:中功率E4、大功率P4;

  P4实现软关断特性的明显提升,关断时电压尖峰小,无振荡;

  T4和E4提高关断速度,开关频率较高时输出能力优于T3和E3;

  配用反向恢复特性更"软"的EmCon4续流二极管;

  ●饱和电压正温度系数,10 μs短路承受时间不变。


  英飞凌IGBT芯片选型





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VCES:集电极-发射极阻断电压在可使用的结温范围内栅极-发射极短路状态下,允许的断态集电极-发射极最高电压。手册里VCES是规定在25°C结温条件下,随着结温的降低VCES也会有所降低。

  Ptot:最大允许功耗在Tc=25°C条件下,每个IGBT开关的最大允许功率损耗,及通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率。

  IC nom:集电极直流电流在可使用的结温范围内流过集电极-发射极的最大直流电流。根据最大耗散功率的定义,可以由Ptot的公式计算最大允许集电极电流。因而为了给出一个模块的额定电流,必须指定对应的结和外壳的温度。请注意,没有规定温度条件下的额定电流是没有意义的。

  ICRM:可重复的集电极峰值电流最大允许的集电极峰值电流(Tj≤150°C),IGBT在短时间内可以超过额定电流。手册里定义为规定的脉冲条件下可重复集电极峰值电流,如下图所示。理论上,如果定义了过电流持续时间,该值可由允许耗散功耗及瞬时热阻Zth计算获得。然而这个理论值并没有考虑到绑定线、母排、电气连接器的限制。因此,数据手册的值相比较理论计算值很低,但是,它是综合考虑功率模块的实际限制规定的安全工作区。

  RBSOA:反偏安全工作区该参数描述了功率模块的IGBT在关断时的安全工作条件。如果工作期间允许的最大结温不被超过,IGBT芯片在规定的阻断电压下可驱使两倍的额定电流。由于模块内部杂散电感,模块安全工作区被限定,如下图所示。随着交换电流的增加,允许的集电极-发射极电压需要降额。此外,电压的降额很大程度上依赖于系统的相关参数,诸如DC-Link的杂散电感以及开关转换过程换流速度。对于该安全工作区,假定采用理想的DC-Link电容器,换流速度为规定的栅极电阻及栅极驱动电压条件下获得。

  Isc:短路电流短路电流为典型值,在应用中,短路时间不能超过10uS。IGBT的短路特性是在最大允许运行结温下测得。

VCEsat:集电极-发射极饱和电压规定条件下,流过指定的集电极电流时集电极与发射极电压的饱和值(IGBT在导通状态下的电压降)。手册的VCEsat值是在额定电流条件下获得,给出了Tj在25oC及125oC的值。英飞凌的IGBT都具有正温度效应,适宜于并联。手册的VCEsat值完全为芯片级,不包含导线电阻。其他影响IGBT模块选型的因素要确定主电路拓扑结构,这个和IGBT选型密切相关,引线方式、结构也会给IGBT选型提出要求,再就是考虑性价比和供货。热阻是指一定的模块耗散功率下,带来的模块内部芯片结温相对模块壳温的上升情况,反映模块的散热能力,也是一个重要的参数。拓扑结构就是模块里面的各个芯片之间的电路连接关系,是封装形式的一部分,封装形式还包括封装外形,是34mm还是62mm还是别的外形。当没有产品手册从产品型号判定其基本参数的方法英飞凌IGBT模块型号代表如下图


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英飞凌IGBT模块选型参考 
  • 英飞凌的EiceDRIVER™高低边栅极驱动器IR2181STRPBF
  • 其中,英飞凌的EiceDRIVER™ 600 V 高低边栅极驱动器 IC(IR2181STRPBF),具有典型的 1.9 A 拉电流和 2.3 A 灌电流,具有更高的带载能力,可驱动 MOSFET和IGBT,为产品从开发设计到最终应用全面保驾护航。
    2023-12-27 133次
  • 英飞凌门极驱动正压对功率半导体性能影响
  • 对于半导体功率器件来说,门极电压的取值对器件特性影响很大。以前曾经聊过门极负压对器件开关特性的影响,而今天我们来一起看看门极正电压对器件的影响。文章将会从导通损耗,开关损耗和短路性能来分别讨论。
    2023-12-22 131次
  • 英飞凌160V MOTIX™三相栅极驱动器IC
  • MOTIX™三相栅极驱动器集成电路6ED2742S01Q是英飞凌MOTIX™品牌的新成员,该品牌通过可扩展的产品组合提供低压电机控制解决方案。它是一款160V绝缘体上硅(SOI)栅极驱动器IC,采用5x5 mm² QFN-32封装,带有热效率高的裸露功率焊盘,并集成了电源管理单元(PMU)。
    2023-07-21 236次
  • 英飞凌6.5A,2300V单通道隔离式栅极驱动器评估板
  • 英飞凌6.5A,2300V单通道隔离式栅极驱动器评估板(配SiC MOSFET)。EVAL-1ED3142MX12F-SIC采用半桥电路,用两个栅极驱动IC 1ED3142MU12F来驱动IGBT、MOSFET和SiC MOSFET等功率开关。
    2023-06-28 274次
  • 英飞凌的 CoolSiC™ XHP™ 2 高功率模块
  • 英飞凌科技股份公司为了满足上述需求,在其 CoolSiC™功率模块产品组合中增加了两款新产品:FF2000UXTR33T2M1和 FF2600UXTR33T2M1。这些功率模块采用新开发的3.3kV CoolSiC™ MOSFET和英飞凌的.XT互连技术,封装为XHP™ 2,专门针对牵引应用量身定制。
    2023-06-28 232次

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