富士第六代V系列IGBT应用手册

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1、富士电机IGBT/IPM中国区一级代理-威柏电子富士第六代富士第六代VV系列系列IGBTIGBT应用手册应用手册香港威柏深圳威柏上海威柏北京威柏青岛威柏成都威柏(852)276359910755-88267606021-54891460010-675064890532-88231566028-85540368(852)234369790755-88267406021-54259682010-675064890532-85807948028-85540368编制:杨雪审核:杨同礼www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全

2、力支持中国电力电子工业发展！第六代V系列IGBT模块应用手册第一章基本概念和特性目录1、V系列IGBT基本概念……………………………42、内部结构的转变…………………………………63、V系列IGBT芯片的特性…………………………104、使用了热传导性更好的陶瓷绝缘底板………………12www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！简简介介第六代V系列IGBT模块，沿用了之前第五代U系列沟槽技术和场终止技术，芯片体积更加小。优化的沟槽技术结构拥有更好的特性。本章描述了第六代V系列IGBT模块的基本概

3、念以及特性。www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！11、、VV系列的基本概念系列的基本概念随着近年来节能减排的需求越来越大，构造一个节约型低碳社会，减少材料的使用和减少能量耗费的任务势在必行，因此这个市场要求厂家注重产品的效率以达到这个目标。针对功率型产品，IGBT模块是其主要器件，所以说减少IGBT的损耗可以直接减小产品的损耗，最新出的V系列IGBT模块就是在这个环境下诞生的。图1所示是市场上针对IGBT模块的基本要求，这些要求也是基于产品的可靠性和环境节能减排，这两点有一定的相关性，

4、所以提高这些性能非常重要。www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！图1富士电机IGBT模块发展要求第六代V系列IGBT顺应了这个趋势，在体积优化的同时还要注意性能、可靠性的提高，在同样封装的条件下最大标称电流有所增加。www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！22、、内部结构的转变内部结构的转变图2所示富士电机1200V系列IGBT芯片的发展历程，表1介绍了各代IGBT的技术信息。第三代IGBT以及之前系列主要采用平面栅穿透技术，穿透型IGB

5、T使用了外延晶片，通过集电极注入载流子来实现低通态压降，同时，由于在关断时需要消除注入到N层的载流子，采用了生命周期控制技术来实现低导通压降和低关断损耗。然而这种技术影响了特性的提高，因为注入了大量的载流子，这样说来，在IGBT并联使用时需要注意均流性。为了解决这个问题，第四代系列非穿透IGBT面世了，它并没有采用生命周期控制技术。www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！图2富士电机IGBT芯片发展历程www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展

6、！表1各系列IGBT芯片应用的技术www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！非穿透型IGBT控制集电极P+层掺杂浓度，N基层越薄越利于传输效率的提高，非穿透IGBT使用FZ(FloatingZone)区熔晶片替代了以前的外延晶片，这样就不易受到晶体缺陷的影响。另外，非常有必要去改善传输效率、降低开通压降，进一步的改善芯片厚度。富士电机用新技术开发的产品就是用的此种很薄的芯片，但是较薄的芯片在耐压方面有影响，这两点成为了一个矛盾，不能两者兼而得之。场终止(FieldStop)结构能够解决耐压的

7、问题，FS结构是在N基层有高掺杂浓度，这样能够改善产品的特性。富士电机正进行IGBT特性改善所不可缺的表面构造研究，IGBT元胞数越多越容易实现低导通压降，所以就着手减小表面结构来增强IGBT特性。因此，晶圆平面结构变成沟槽结构，形成了三维门极结构。第五代U系列在上述的沟槽栅结构基础上，达到了性能的改善，是个重大的突破。在第六代V系列产品中，比第五代U系列芯片更薄，导通压降更低、开关损耗更低。通过优化沟槽结构，开关速度的可控性有所提高。www.westpac-hk.com威柏电子整合功率半导体，全力支持中国电力电子工业发展！33、、VV系

8、列系列IGBTIGBT芯片芯片的的特征特征3.1V系列IGBT芯片的特性改善3.1.1通态压降的降低图3显示了第六代V系列IGBT芯片和第五代U系列IGBT芯片的输出特性比较。如图所示，在同一