IGBT发展和应用_宏微电子赵总的报告

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1、PowerfortheBetterIGBT器件的发展及宏微股份赵善麒江苏宏微科技股份有限公司2014年6月24日，武汉PowerfortheBetterCONFIDENTIALPowerfortheBetter报告内容1.IGBT芯片的新发展2.IGBT封装的新发展3.宏微股份简介PowerfortheBetterCONFIDENTIALPowerfortheBetterIGBT与节能减排PowerfortheBetterCONFIDENTIAL电力电子技术应用累计节能节省费用累计减少二氧化碳排放IGBT应用于(TWh)(Billio

2、n$)（TrillionPound)美国全球美国全球美国全球电机调速控制20690418702069837327.93246.0531990–2010年，20年时间内，如果50%的电机采用IGBT电机调速控制装备，•为美国用户累计节省了2.069万亿美元，减少了27.932万亿磅的二氧化碳排放；•为全球客户累计节省了8.373万亿美元和减少了46.053万亿磅的二氧化碳排放Baliga,TheIGBTCompendium:ApplicationsandSocialImpact.PowerfortheBetterCONFIDENTIAL

3、4电力半导体器件的应用PowerfortheBetterCONFIDENTIAL5产品应用—变频器6PowerfortheBetterCONFIDENTIAL电力电子器件是电力电子装置和系统中的“CPU”IGBT是新型电力半导体器件的典型代表7PowerfortheBetterCONFIDENTIAL电力电子器件是电力电子装置和系统中的“IGBT芯片的新发展CPU”IGBT是新型电力半导体器件的典型代表8PowerfortheBetterCONFIDENTIALIGBT的特点MOS栅控制高频率比GTO高3－4倍，1200V，60K

4、Hz；600V，150KHz大的电流密度比VDMOS高2-3倍高电压能力市场：6500V,实验室：8000V60090012001700250033004500650010000MOSFETIGBTGTOandIGCTThyristorsvoltageclass[V]IGBT是高压大电流高频MOS控制型双极晶体管PowerfortheBetterCONFIDENTIAL9IGBT的要求高抗闭锁可靠性通态压降低低通态损耗开关速度快低开关损耗正温度系数并联均流短路能力高可靠性软关断可靠性、EMI低热阻可靠性高温特性好可

5、靠性10PowerfortheBetterCONFIDENTIAL需要协调的问题通态压降和耐压的关系；通态压降和开关速度的关系；通态压降和短路电流能力的关系。PowerfortheBetterCONFIDENTIAL11芯片新技术NPT技术正温度系数，高短路能力，低热阻和低成本场阻挡层（薄漂移区）技术低通态，开关损耗和低热阻沟槽栅技术低通态损耗发射极端载流子浓度增强技术低通态损耗集电极低空穴注入低开关损耗和高短路能力12PowerfortheBetterCONFIDENTIALIGBT的纵向结构EmitterGateE

6、FieldEmitterGateEmitterGaten+EFieldE-Fieldp-n+n+p-p-n-driftregionn-driftregionn-driftregionn+buffern+fieldstop(buffer)CollectorImplantedpp+substrateCollectorImplantedpCollectorPT(Punch-Through)NPT（Non-Punch-Through）FS(FieldStop)•无外延层•无外延层•p+衬底，n外延漂移区•薄p发射区•薄p发射区•电场穿透漂移区

7、，•电场未穿透漂移区；•电场穿透漂移区，到达n+缓冲层。到达n+场阻断层。•正温度系数•负温度系数•拖尾电流小•热阻低•材料成本高•通态压降低•材料成本低PowerfortheBetterCONFIDENTIAL13栅结构PlanarCellePeNh降低VceonTrenchCellPNeehPowerfortheBetterCONFIDENTIAL14发射极端载流子浓度增强HiGT（Hitachi）EP（ABB）CSTBT（Mitsubishi）IEGT（Toshiba）n+emitterpbasen+emitternbu

8、riedlayern-layern-layern+bufferlayern+bufferlayerp+substratep+substrateConventionalTrenchIGBTCSTBT™Powerforthe