Ère préhistorique -PT
PT est la première génération d'IGBT. Il utilise comme couche de départ un substrat P+ fortement dopé, sur lequel on fait croître successivement l'épitaxie de tampon N+ et de base N, et enfin la structure cellulaire est formée à la surface de la couche d'épitaxie. Il est nommé parce que le champ électrique traverse toute la région de la base N au moment de la coupure. Son processus est complexe, son coût est élevé et il nécessite un contrôle de la durée de vie des porteurs. La chute de tension de saturation est un coefficient de température négatif, ce qui n'est pas propice à une connexion en parallèle. Bien qu'il ait été une tempête dans les années 1980, il a été progressivement remplacé par le NPT à la fin des années 1980. À l'heure actuelle, il a été caché dans le monde. À l'heure actuelle, tous les produits IGBT d'Infineon n'utilisent pas la technologie PT.
Leader précoce - IGBT2
Caractéristiques : porte plane, structure non pénétrante (NPT)
Le NPT-IGBT est apparu en 1987 et est rapidement devenu l'hégémon dans les années 1990. La différence entre NPT et PT est qu'il utilise le substrat N faiblement dopé comme couche de départ, crée d'abord une structure MOS à l'avant de la région de dérive N, puis utilise le processus d'amincissement par meulage pour réduire l'épaisseur de l'arrière à l'épaisseur requise par la spécification de tension IGBT, puis utilise le processus d'implantation ionique pour former un collecteur P+ à partir de l'arrière. Au moment de la coupure, le champ électrique ne pénètre pas dans la région de dérive N, il est donc appelé IGBT de type "non pénétrant". NPT n'a pas besoin de contrôle de la durée de vie du porteur, mais son inconvénient est que si une capacité de blocage de tension plus élevée est requise, il nécessitera inévitablement une résistivité plus élevée et une couche de dérive N plus épaisse, ce qui signifie que la tension saturée Vce (sat) augmentera également ,
Compétences : faible perte de charge à saturation, coefficient de température positif, température de jonction de travail de 125 ℃, haute robustesse
Coefficient de température positif, pratique pour une connexion en parallèle.
Nom : DLC, KF2C, S4
Attendez, il semble que quelque chose d'étrange s'y mêle !
Pas d'erreur! S4 n'est vraiment pas IGBT4, c'est IGBT2 avec des racines rouges. Il convient aux applications de commutation à haute fréquence. La fréquence de commutation dure peut atteindre 40 kHz. Ce produit star se vend toujours bien.
Saut de performance-IGBT3
Caractéristiques : porte de tranchée, arrêt sur le terrain
L'émergence de l'IGBT3 a déclenché une énorme révolution dans le domaine de l'IGBT. La structure cellulaire de l'IGBT3 est passée du type plan au type rainure. Dans l'IGBT rainuré, le canal électronique est perpendiculaire à la surface de la plaquette de silicium, ce qui élimine la structure JFET, augmente la densité du canal de surface et améliore la concentration de porteurs près de la surface, optimisant ainsi les performances. (Reportez-vous à l'article "Analyse structurelle des IGBT plans et rainurés" pour la différence entre la technologie de grille planaire et rainurée).
En termes de structure longitudinale, afin d'atténuer la contradiction entre la tension de blocage et la chute de tension de saturation, Yingjia a lancé Field Stop IGBT en 2000, visant à minimiser l'épaisseur de la zone de dérive et ainsi réduire la tension de saturation. Le matériau de départ de l'IGBT à arrêt de champ est le même que celui du NPT, qui sont tous deux des substrats N faiblement dopés. La différence est que l'arrière de l'IGBT FS est injecté avec une couche tampon N supplémentaire, et sa concentration de dopage est légèrement supérieure à celle du substrat N. Par conséquent, l'intensité du champ électrique peut être rapidement réduite, rendant le champ électrique global trapézoïdal, réduisant ainsi considérablement l'épaisseur requise de la région de dérive N. De plus, le tampon N peut également réduire l'efficacité d'émission de l'émetteur P, réduisant ainsi le courant de fuite et la perte lors de la mise hors tension. (Pour plus d'informations sur la différence entre les dispositifs de coupure NPT et de terrain, veuillez vous référer à la différence entre PT, NPT et FS IGBT).
Compétences : faible chute de tension de conduction, température de jonction de travail de 125 ℃ (150 ℃ pour les appareils 600 V), optimisation des performances des commutateurs
En raison de la coupure de champ et de la cellule rainurée, la chute de tension à l'état passant de l'IGBT3 est plus faible et le Vce typique (sat) varie de 3,4 dans la deuxième génération à 2,55 V dans la troisième génération (3300 V par exemple).
Nom : T3, E3, L3
L'IGBT3 a été essentiellement remplacé par l'IGBT4 dans le domaine de la moyenne et de la basse tension, mais il domine toujours dans le domaine de la haute tension. Par exemple, les produits grand public de 3300V, 4500V et 6500V utilisent toujours la technologie IGBT3.
Le pilier - IGBT4
IGBT4 est la technologie de puce IGBT la plus largement utilisée à l'heure actuelle. La tension comprend 600V, 1200V, 1700V et le courant varie de 10A à 3600A. Il peut être vu dans diverses applications.
Caractéristiques : porte de tranchée + coupure de champ + plaquette mince
Comme IGBT3, il s'agit d'une structure de grille à coupure de champ + rainure, mais IGBT4 optimise la structure arrière, l'épaisseur de la zone de dérive est plus fine et la concentration de dopage et l'efficacité d'émission de l'émetteur arrière P et du tampon N sont optimisées.
Compétences: fréquence de commutation élevée, douceur de commutation optimisée, température de jonction de travail de 150 ℃
L'IGBT4 réduit encore la perte de commutation en utilisant des plaquettes minces et en optimisant la structure arrière, tandis que la douceur de commutation est plus élevée. Dans le même temps, la température de jonction de fonctionnement maximale autorisée est passée de 125 ℃ dans la troisième génération à 150 ℃, ce qui augmentera sans aucun doute encore la capacité de courant de sortie de l'appareil.
Nom : T4, E4, P4
T4 est une série basse consommation avec une fréquence de commutation maximale de 20 kHz.
E4 convient aux applications de puissance moyenne, avec une fréquence de commutation maximale de 8 kHz.
P4 optimise davantage la douceur de commutation, qui convient mieux aux applications à haute puissance, et la fréquence de commutation peut atteindre 3 kHz.
Un homme riche monte sur scène - IGBT5
Caractéristiques : porte de tranchée + coupure de champ + surface recouverte de cuivre
IGBT5 est le produit le plus luxueux de toutes les séries IGBT. D'autres puces utilisent l'aluminium pour la métallisation de surface. IGBT5 utilise du cuivre épais au lieu de l'aluminium. La capacité de courant et la capacité thermique du cuivre sont bien meilleures que celles de l'aluminium, donc IGBT5 permet une température de jonction de travail et un courant de sortie plus élevés. Dans le même temps, la structure de la puce est optimisée et l'épaisseur de la puce est encore réduite.
Compétences : température de jonction de travail de 175 ℃, tension de saturation de 1,5 V, capacité de courant de sortie augmentée de 30 %
Parce que la surface d'IGBT5 est recouverte de cuivre et avancée. La technologie d'emballage XT est adoptée dans l'emballage du module, la température de jonction de travail peut atteindre 175 ℃. Par rapport à IGBT4, l'épaisseur de la puce est encore réduite, ce qui réduit la chute de tension de saturation et augmente la capacité de courant de sortie de 30 %.
Nom : E5, P5
A l'heure actuelle, les puces IGBT5 ne sont conditionnées qu'en PrimePACK™ De plus, la tension n'est que de 1200V et 1700V, représentant les produits FF1200R12IE5 et FF1800R12IP5.
Vrai et faux roi des singes - TRENCHSTOP ™ 5
Dans le secteur de la gestion unique, il existe une catégorie de produits appelée TRENCHSTOP ™ 5。 J'entends souvent les gens demander si H5, F5, S5 et L5 sont IGBT5 ? À proprement parler, ce n'est pas le cas. Bien que le nom contienne 5, H5, F5 et S5 appartiennent à une autre famille appelée TRENCHSTOP ™ 5。 Cette famille n'a pas de bénédiction "armure dorée", et le gène est également différent de IGBT5.
Caractéristiques : grille à rainures fines + coupure de champ
Bien qu'ils soient tous appelés grilles de tranchées, TRENCHSTOP ™ Ils sont encore très différents de leurs prédécesseurs. Il a des canaux plus denses et une densité de courant plus élevée. Il n'a pas de capacité de court-circuit tout en obtenant les meilleures performances de fonctionnement.
Compétences: température de jonction de travail maximale de 175 ℃, fréquence de commutation élevée, pas de capacité de court-circuit
Performance et court-circuit sont toujours une contradiction. Afin de poursuivre d'excellentes performances, TRENCHSTOP ™ 5 Le temps de court-circuit est sacrifié. TRENCHSTOP ™ 5 Selon différents objectifs d'application, une perte de conduction extrêmement faible ou une fréquence de commutation extrêmement élevée peuvent être obtenues, avec une fréquence de commutation maximale de 70 ~ 100 kHz, et la chute de tension de conduction minimale peut être aussi faible que 1,05 V.
Nom : H5, F5, S5, L5
TRENCHSTOP ™ À l'heure actuelle, il n'y a que des appareils 650V, et ce sont tous des appareils discrets. Cette série de produits optimise la perte à l'état passant et la perte de commutation pour différentes applications. H5/F5 convient aux applications haute fréquence et L5 a la perte de conduction la plus faible. TRENCHSTOP™ 5 La position de chaque produit sur la courbe de compromis est indiquée dans la figure ci-dessous.
Étoile montante - IGBT6
Bien qu'il y ait un écart de 5 entre la 6ème génération et la 4ème génération, la 6ème génération est en fait la version optimisée de la 4ème génération, qui est toujours la coupure grille+champ. L'IGBT6 n'est actuellement utilisé qu'en monotube.
Caractéristiques : grille de tranchée + coupure de champ
La structure du dispositif est similaire à celle de l'IGBT4, mais la contre-injection P+ est optimisée pour obtenir une nouvelle courbe de compromis.
Compétence: température de jonction de travail maximale de 175 ℃, Rg contrôlable, court-circuit 3us
IGBT6 a actuellement deux séries de produits, S6 a une faible perte de conduction, Vce (sat) 1,85 V ; H6 a une faible perte de commutation, qui est inférieure de 15 % à H3.
Nom : S6, H6
IGBT6 n'a que des produits d'emballage à tube unique, tels que IKW15N12BH6, IKW40N120CS6, qui sont emballés avec TO-247 3Pin, TO-247 plus 3Pin et TO-247 plus 4pin.
Grande attention - IGBT7
Après plusieurs générations d'accumulation, IGBT a finalement inauguré IGBT7 en 2018.
Caractéristiques : porte micro-rainure + coupure de champ
Bien qu'elles soient toutes des grilles rainurées, toute la structure sera très différente s'il y a un micro-mot de plus. La densité de canaux IGBT7 est plus élevée, l'espacement des cellules est également soigneusement conçu et les paramètres de capacité parasite sont optimisés pour obtenir les meilleures performances de commutation à 5kv/us.
Compétence : température de jonction de surcharge de 175 ℃, contrôlable dv/dt
Comparé à IGBT4, IGBT7 Vce (sat) est réduit de 20%, ce qui peut atteindre une température de jonction de fonctionnement transitoire maximale de 175 ℃.
Nom : T7, E7
Les produits représentatifs incluent : FP25R12W1T7. T7 est optimisé pour le pilote de moteur, qui peut atteindre les meilleures performances à 5kv/us. E7 est plus largement utilisé, y compris le conducteur de véhicule utilitaire électrique, l'onduleur photovoltaïque, etc.
YTPQC-AHF、SVG
YTPQC-AHF (filtre harmonique actif)、 SVG (générateur de var statique) utilise principalement le 5ème transistor bipolaire à grille isolée (IGBT) pour contrôler l'amplitude et la phase de la tension alternative de l'onduleur, afin d'atteindre l'objectif defiltrage des harmoniques,compensation de puissance réactive et Équilibrage de charge triphasé .
En termes de fiabilité, en raison du manque de popularité, la fiabilité de l'IGBT de génération supérieure est inférieure à celle de l'IGBT de génération inférieure.
L'IGBT de septième génération a une fréquence plus élevée et une vitesse plus rapide. Ce qui conduira à un plus petit volume d'autres composants utilisés par celui-ci, de sorte que le volume global du module est plus petit. Pour notre industrie, la principale différence est le volume de produits. En termes de volume de produit, nous développons actuellement un nouveau module 2U, qui a une capacité de compensation considérable avec un volume plus petit
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