IGBT西門康SKM145GAR124D單向可控硅

上海萱鴻電子科技有限公司:

代理功率半導體產品及配套器件，IGBT以及配套驅動網上供應商。公司憑借多年的從業經驗、不懈的開拓精神及良好的商業信譽，在電力電子行業樹立了良好的企業形象，同時與多家電力電子企業和上市公司長期保持著穩定互信的合作關系，也是眾多電子廠商（富士、三菱、英飛凌、西門康，艾塞斯，尼爾，ABB，西瑪，三社、宏微等）的誠信代理商和分銷商。通過多年的實戰經驗，公司積累了堅實的功率半導體應用知識，為電力拖動、風力發電、電焊機、電力機車等行業提供完善的解決方案，為客戶提供技術支持！ 代理品牌：

1、富士、英飛凌、三菱、西門康全系列IGBT產品；

2、富士、三菱、英飛凌、西門康、仙童、ABB、三社、IR、IXYS、可控硅、單管、整流橋產品；

3、CONCEPT、IDC驅動片及驅動板；

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IGBT的分類及主要參數（PT-IGBT與NPT-IGBT區別）

IGBT（絕緣柵雙極晶體管）作為新型電力半導體場控自關斷器件，集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體，具有輸入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。與此同時，各大半導體生產廠商不斷開發IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可性、低成本技術，主要采用1ｕm以下制作工藝，研制開發取得一些新進展。

分類及其含義說明

1、低功率IGBT

IGBT應用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區域，為滿足家電行業的發展需求，摩托羅拉、ST半導體、三菱等公司推出低功率IGBT產品，實用于家電行業的微波爐、洗衣機、電磁灶、電子整流器、照相機等產品的應用。

2、U-IGBT

U（溝槽結構）--TGBT是在管芯上刻槽，芯片元胞內部形成溝槽式柵極。采用溝道結構后，可進一步縮小元胞尺寸，減少溝道電阻，提高電流密度，制造相同額定電流而芯片尺寸 少的產品。現有多家公司生產各種U—IGBT產品，適用低電壓驅動、表面貼裝的要求。

3、NPT-IGBT

NPT（非傳統型）--IGBT采用薄硅片技術，以離子注入發射區代替高復雜、高成本的厚層高阻外延，可降低生產成本25%左右，耐壓越高成本差越大，在性能上更具有特色，高速、低損耗、正溫度系數，無鎖定效應，在設計600—1200V的IGBT時，NPT—IGBT可*性 。西門子公司可提供600V、1200V、1700V系列產品和6500V高壓IGBT，并推出低飽和壓降DLC型NPT—IGBT，依克賽斯、哈里斯、英特西爾、東芝等公司也相繼研制出NPT—IGBT及其模塊系列，富士電機、摩托羅拉等在研制之中，NPT型正成為IGBT發展方向。

4、SDB--IGBT

鑒于目前廠家對IGBT的開發非常重視，三星、快捷等公司采用SDB（硅片直接鍵合）技術，在IC生產線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產品，特點為高速，低飽和壓降，低拖尾電流，正溫度系數易于并聯，在600V和1200V電壓范圍性能優良，分為UF、RUF兩大系統。

5、超快速IGBT

國際整流器IR公司的研發重點在于減少IGBT的拖尾效應，使其能快速關斷，研制的超快速IGBT可 限度地減少拖尾效應，關斷時間不超過2000ns，采用特殊高能照射分層技術，關斷時間可在100ns以下，拖尾更短，重點產品專為電機控制而設計，現有6種型號，另可用在大功率電源變換器中。

6、IGBT/FRD

IR公司在IGBT基礎上推出兩款結合FRD（快速恢復二極管）的新型器件，IGBT/FRD有效結合，將轉換狀態的損耗減少20%，采用TO—247外型封裝，額定規格為1200V、25、50、75、100A，用于電機驅動和功率轉換，以IGBT及FRD為基礎的新技術便于器件并聯，在多芯片模塊中實現更平均的溫度，提高整體可靠性。

7、IGBT功率模塊

IGBT功率模塊采用IC驅動，各種驅動保護電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術，從復合功率模塊PIM發展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發展，其產品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調速外，600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的發射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB，大大降低電路接線電感，提高系統效率，現已開發成功第二代IPEM，其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發展熱點。

IGBT的主要參數

（1）額定集電極—發射極電壓u。，。——在室溫下，IGBT所允許的 集電極—發射極問電壓，一般為其擊穿電壓U(BR) CEO的60 %~80%。其單位為V；

(2)額定柵極—發射極電壓UGER ——在室溫下，當 IGBT的集電極—發射極間電壓為UCER時，柵極—發射極問允許施加的 電壓，一般小于20V。其單位為V；

(3)集電極通態電流Ic——在室溫下，當 IGBT導通時，集電極允許通過的 電流的有效值稱為IGBT的額定電流，用ICE表示；而允許通過的峰值電流用ICM表示。在電流脈沖寬度為1μs時，ICM≈2ICE，其單位為A；

(4)集電極 功耗PCM ——在室溫下，IGBT集電極允許的 功耗。其單位為W；

(5)柵極漏電流 IGEO——在室溫下，當 UCE＝ 0V、柵極—發射極電壓為其額定值UGER時，IGBT柵極—發射極間的電流。其單位為μA；

(6)集電極斷態電流 ICES一一在室溫下，當集電極—發射極間電壓為額定值UCER，柵極—發射極電壓UGE =0時的集電極電流，即集電極漏電流。其單位為mA；

(7)柵極—發射極開啟電壓UGE(th）——在室溫下，IGBT從關斷狀態進入導通狀態時，柵極—發射極間電壓。其單位為V；

(8)集電極—發射極飽和電壓UCE(sat）—— 在室溫下，集電極—發射極間的電壓降，一般為3V以下。其單位為V；

(9)柵極電容C，。，-IGBT柵極—發射極間的輸入 電容，一般為3000一 30000pF;

(10)導通延遲時間td——在室溫下，柵極-發射極問電壓從反向偏置變到UGE=UGE（th）所需的時間。其單位為μs或ns；

(11)電流上升時間tir——在室溫下，在導通過程中，從柵極—發射極電壓達到開啟電壓UGE（th）起，到集電極電流達到 ICM所需的時間。其單位為μs或ns；

(12）電壓下降時間tuf——在室溫下，在導通過程中，從.IGBT的集電極—發射極間電壓開始下降起，到集電極—發射極電壓達到飽和電壓UCE(sat）所需的時間。其單位為vs或ns；

(13)導通時間ton——ton＝td+tir+tuf。其單位為μs或ns；

(14)存儲時間ts——在室溫下，在關斷過程中，從IGBT的柵極—發射極開始下降起，到柵極—發射極電壓下降到UGE＝UGE(th)，集電極電流開始下降所需的時間。其單位為μs或ns；

(15)電壓上升時間tur——在室溫下，在關斷過程中，從IGBT的集電極電流開始下降起，到因di/dt的作用產生電壓過沖所需的時間。其單位為μs或ns；

(16)電流下降時間tif ——在室溫下，在關斷過程中，從IGBT的集電極—發射極間產生電壓過沖起，到集電極電流下降到集電極—發射極漏電流所需的時間。其單位為μs或ns；

(17)關斷時間toff——toff=ts+tur+tif。其單位為μs或ns；

(18) du/dt-在室溫下，IGBT不產生誤導通，集電極—發射極問所能承受的 的電壓上升率。其單位為V/μs；

(19)熱阻Rθ——在室溫下，單位功耗引起 IGBT管芯的溫升。其單位為℃/W；

(20) 允許結溫TjM ——IGBT所允許的 結溫。其單位為℃。TjM與IGBT的封裝形式有關。對于塑封單管IGBT，TjM =125℃；對于模塊化封裝的IGBT，TjM＝150℃。

PT-IGBT與NPT-IGBT的區別

PT-IGBT與NPT-IGBT是同是采用溝槽柵或平面柵技術，但是他們的發展方向不一致。

·PT-IGBT：采用平面柵或者溝槽柵，技術改進的主要方向是控制載流子壽命和優化N+緩沖區。

·NPT-IGBT：采用平面柵或者溝槽柵，技術改進的主要方向是減小芯片厚度.。

PT與NPT結構與原理對比

1．PT-IGBT

所謂PT（Punch Through，穿通型），是指電場穿透了N-漂移區（圖1中③)，電子與空穴的主要匯合點在N一區[圖1(c)]。

NPT在實驗室實現的時間(1982 年)要早于PT(1985)，但技術上的原因使得PT規模商用化的時間比NPT早，所以第1代IGBT產品以PT型為主。

PT-IGBT很好地解決了IGBT的閂鎖問題，但是需要增加外延層厚度，技術復雜，成本也高。IGBT芯片中的外延層與電壓規格是直接相關的，電壓規格越高、外延層越厚，IZOOV、2000V的PT-IGBT外延層厚度分別達到了100μm和200μm。

2．NPT-IGBT

所謂NPT（Non-Punch Through，非穿通），是指電場沒有穿透N-漂移區，構如圖3所示。NPT的基本技術原理是取消N十緩沖區（圖1中的④)，直接在集電區（圖1中的⑤）注入空間電荷形成高阻區，電子與空穴的主要匯合點換成了P十集電區。這項技術又被稱為離子注入法、離子摻雜工藝。

3．PT-IGBT與NPT-IGBT生產工藝與技術性的區別

PT與NPT型IGBT是目前的主流產品類型，600V 電壓規格的IGBT基本上是PT型，600v以下則全是PT型。二者在生產工藝與技術性能上的差別參見表 1。

項目PT-IGBT芯片NPT-IGBT芯片

生產工藝與芯片結構原料f單晶硅）低電阻率的P+單晶硅（生成P+背發射區）高電阻率的N-單晶硅（生成N-漂移區）

外延工藝需要不需要

MOS結構在外延層中在單晶硅中

芯片減薄工藝基本不需要（為了保證電壓規格）需要（有利于提高性能）

離子注入工藝不需要（P+背發射區已經生成）需要（生成P+背發射區）

高能離子輻照工藝需要（中子、電子等）（目的是提高開關速度）不需要

成本100%約75&

技術指標與性能飽和壓降低，負溫度系數高，正溫度系數

開關功耗低高

關斷功耗高，收溫度的影響大低，受溫度的影響小

關斷時間長（飽和壓降指標相同時）短（飽和壓降指標相同時）

拖尾電流短，受溫度的影響大長，受溫度的影響小

閂鎖易出現，抗短路能力弱不易出現，抗短路能力強

雪崩擊穿抗雪崩擊穿能力低抗雪崩擊穿能力高

并聯復雜，飽和壓降指標需要配對容易，飽和壓降指標不一定需要配對

PT與NPT生產工藝的區別如下:

·PT-IGBT芯片的生產從集電區（P+背發射區）開始，先在單 晶 硅的背面生成低摻雜的P+發射區，然后用外延工藝在單晶硅的正面依次生成N十緩沖區、MOS結構。

·NPT-IGBT芯片的生產從基區(N-漂移區)開始，先在N型單 晶 硅的正面生成MOs結構，然后用研磨減薄工藝從背面減薄到 IGBT 電壓規格需要 L的厚度，再從背面用離子注入工藝生成集電區。