2016年3月10日,日本東京訊——全球領先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會社(TSE:6723),于今日宣布推出第八代G8H系列絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的六款新產品,其可將用于太陽能發電系統的功率調節器中的轉換損耗降至最低,并減少不間斷電源(UPS)系統中的逆變器應用。推出的六種新產品額定功率分別為650 V /40 A、50 A、75 A、1250 V / 25 A、40 A和75 A。瑞薩也為帶內置二極管的1,250V IGBT實現了業界首款TO-247 plus封裝,它為系統制造商提供了更大的電路配置靈活性。
憑借電源轉換器領域設計低損耗IGBT的專業知識,瑞薩電子優化了第八代IGBT,在過程結構中采用獨特的溝槽柵配置(注1)。相較于以往的IGBT產品,這些裝置具有更快的轉換性能,這是IGBT性能指標的一個基本特征,同時,還通過降低飽和電壓減少了傳導損耗(Vce(飽和),注2)。此外,第八代設備的性能指數(注3)與之前的第七代IGBT相比改進了30%,有助于為用戶系統降低功耗并改善整體性能。對注重光伏(PV)逆變器、UPS、工業電機驅動器和功率因數校正(PFC)的電力行業主要市場來說,這些更新是必不可少的。
在太陽能發電系統中,當由太陽能電池板由太陽光產生的直流電(DC)流過反相電路轉換為交流電(AC)時,不可避免地會造成一些功率損失。由于大多數這種功耗損失發生在所用的功率器件內,因此降低IGBT功率損耗對用戶系統的發電性能具有直接的積極影響。同樣,對服務器機房和數據中心的UPS系統來說,電力必須持續流經功率轉換器電路,以監測電源是否已中斷,這意味著當系統正在運行時,會產生穩定功耗。IGBT性能是減少這種功耗的關鍵因素。
新型第八代IGBT的主要特點包括:
(1)切換更快,具有業界領先的超低功耗特性,是反相電路的理想選擇
瑞薩利用其長期低損耗IGBT設計專長開發了獨特的溝槽柵配置。新型IGBT采用最先進的工藝技術,可實現快速切換性能和低飽和電壓(VCE(飽和))特性,這決定了IGBT器件的性能指標。因此,性能指數改善了30%。此外,瑞薩分析了可減少反相電路功耗的元素并設計了新設備,以減少電導和開關損耗。因此大大降低了IGBT功耗,這部分功耗占功率轉換器電路總功耗的一半以上。
(2)得益于低開關噪聲,無需安裝外部柵極電阻
在IGBT中,需在噪聲特性和開關速度之間做出權衡。第八代IGBT在切換期間產生的柵極噪聲大大減少,這樣系統制造商可拆卸之前為降低噪音而安裝的柵極電阻,從而減少元件數量,加強設計的緊湊性。
(3)TO-247封裝具有優異的散熱性;可確保在175℃的高溫下運行
TO-247封裝底面由金屬制成,這樣可以將由IGBT功耗所產生的熱量直接輸送到具有優異散熱性能的封裝外表面。新器件可適應175℃的高溫,這樣便可以用于因大功率級傳輸而易升溫的區域,有助于改善用戶系統的性能和可靠性。
(4)TO-247plus離散封裝類型中首個帶內置二極管的1250 V IGBT,可用于額定功率為100C的75A電流環
在之前幾代產品中,由于考慮到如發熱、噪音和運行質量等因素,額定功率為100C的75A電流環一般會被并入采用大封裝的模塊。但憑借第八代IGBT技術低損耗和芯片尺寸更小的特點,瑞薩在業內實現了首個采用離散TO-247 plus 封裝帶內置二極管的1,250 V IGBT。通過在額定功率為100C的75A電流帶中使用離散封裝器件,系統制造商實現了只有離散器件具備的增強電路配置的靈活性,且可輕易提高系統的功率容量。
即使在非反相電路應用中,新型第八代G8H系列設備也可施展快速切換性能,例如,可使轉換器升壓電路具有出色的性能。
定價和供貨情況
現可提供第八代IGBT的樣品。系統制造商可選擇最匹配反相電路類型和所需輸出能力的產品。每個產品版本價格不同,例如,RBN50H65T1GPQ-A0 650 V / 50 A的產品樣品定價為每件3.00美元。計劃于2016年9月開始量產,預計到2017年3月月產量可達到60萬件(定價和供貨情況如有變更,恕不另行通知。)
(注1)溝槽柵結構會在芯片表面形成深而窄的槽(溝槽),隨后在溝槽兩側形成MOSFET柵極。從而提高單元密度,并有助于降低導通電阻。
(注2)飽和電壓(Vce(飽和))是IGBT性能最重要的指標。它表示的是操作狀態下集電極和發射極之間的電壓。該電壓值越低,電流流過該元件時的導通損失就越少。
(注3)該性能指標等于開關損耗×Vce(飽和)。