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IGBT模块的开关损耗和性能有什么关系?

发布时间:2022-03-17作者来源:萨科微浏览:328

        IGBT模块的开关损耗和性能有什么关系?

  在 IGBT的发展中,要求功率开关器件减少损耗,提高效率,改善性能。开关器件的损耗可以分为两类,一类是导通状态正常(on-state)的器件损耗;另一个是从导通状态到关断状态(从关断状态到导通状态)的开关损耗。IGBT的主要技术特性是集电极-发射极饱和电压VCE(sat)特性和开关特性tf(关断时间toff和导通时间ton之和)。IGBT的击穿性能取决于阻塞性能、短路性能、di/dt和dv/dt性能。
IGBT
  (1)改善开关特性的技术

  为改善开关特性而开发的技术主要是优化浓度和层厚度,减少成为载流子的空穴,并减少IGBT独特的集电极电流拖尾。通过优化单元图形,降低了输入阻抗RG,增加了功率MOSFET部分栅极的充放电时间。在提高功率器件速度的基础上,采用的技术是缩短载体的寿命。作为寿命限制的方法,常用的有重金属扩散法和电子射线照射法。通过控制寿命,可以控制IGBT集电极电流Ic的关断特性。减小功率MOSFET部分的栅电容,可以使充放电时间达到高速。

  (2)减少VCE技术

  降低VCE(sat)的技术是通过优化层的浓度、厚度和深度来降低电阻部分,并借助精细化来提高单位面积的电流密度,从而优化Lg与Ls的比值,扩大功率MOSFET反型层(沟道)的单位芯片面积,降低沟道电阻。

  通过使用改进的开关特性技术和增加寿命限制,可以加速开关特性。在IGBT,VCE(sat)和开关特性tf呈相关关系。在生命时间控制的帮助下,可以在这种关联关系中找到任何需要的工作状态。

  (3)提高性能的技术

  为了改善IGBT的击穿性能,采用了IGBT性能改善技术,抑制了IGBT内部寄生NPN晶体管的工作以及IGBT内部电场和电流的集中,从而改善了IGBT的击穿性能。

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