0 导言
在日益增长的变频器商场，许多厂商供给功能和尺度各异的变换器类型。这正是以低损耗和高开关频率而著称的新IGBT技能发挥的舞台。在62 mm(当时模块的规范尺度)模块中运用新IGBT技能可运用户不用改动其机械规划概念而获益。
根据渠道技能的规范62 mm SEMITRANSR模块，由于针对IGBT和二极管选用了不同的半导体技能，因而适合于多种运用场合。选用规范尺度模块外壳这一现实意味着用户有更多可供挑选的供货商。
新1 200 V系列模块为咱们展现了外壳和半导体之间的匹配是多么的完美，该系列产品根据英飞凌的IGBT4技能和赛米控稳健牢靠的新CAL4二极管。
1 半导体开关中的IGBT和二极管
在电力电子技能中半导体器材IGBT 和二极管仅作为开关，“抱负的开关”有必要满意以下条件：
通态压降Vd = 0，与当时导通电流无关;
反向电流Ir = 0，在最大答应反向电压以下;
开关损耗Psw = 0，与当时被切换的电流和直流母线电压无关;
热阻Rth无关宏旨，由于没有损耗发生。
但是，在实践的开关中，存在很多的正向压降和开关损耗，因而规划中的热阻处理技能对模块功能来说是至关重要的。本文评论了IGBT2、IGBT3 以及EMITRANSR模块选用的新IGBT4 半导体技能之间的差异，并展现了在某些状况下新IGBT4技能所带来的功能提高。
2 芯片技能的发展
图1(a)显现了根据英飞凌沟槽栅场截止(FS)IGBT4 技能和赛米控CAL4 续流二极管的新一代芯片的根本结构。
IGBT4根本上是根据已知的IGBT3 沟槽栅结构并结合经优化的包括n-衬底、n-场截止层和后端发射极的纵向结构。与第三代IGBT比较，这将使总损耗更低，开关行为更为轻柔，一起芯片的面积也更小。此外，pn 结的最高结温Tjmax 从150益升高至175益。这将在静态和动态过载状况下树立一个新的安全裕度。IGBT4系列产品的特色是有一个为高、中、低功率运用而优化的纵向结构;开关功能和损耗适用于给定的功率等级。这儿所展现的成果会集在中等功率规模(50~600 A)的运用，选用的是低电感模块，开关速率在4~12 kHz之间(这相当于IGBT4L)。
当在更高电流密度状况下运用新一代IGBT，具有高电流密度的续流二极管也是需求的，特别是对《变频技能运用》2008年第3期那些具有最大芯片封装密度的模块。根据这个原因，在现有CAL(可控轴向长寿数)二极管技能的基础上开发了新的CAL4 续流二极管，其特色在于对任何电流密度的软开关功能，耐用度(高di/dt)好以及低反向恢复峰值电流和关断损耗。CAL4 FWD的根本结构仅仅反面带有n/n+结构的薄n-衬底，如图1(b)所示。为了削减发生的损耗，n缓冲层被优化，选用较薄n+晶圆，使活动表面积增大(即小边结构)，纵向载流子寿数被优化。因而，新的，通过改善的CAL4 二极管很超卓，除了电流密度提高了30%，其正向电压更低，切换损耗也与上一代相相似(CAL3，Tjop =常数)。为添加pn结的最高结温至175益，运用了新的边际端钝化技能。获益于上述的优化作业，CAL4FWD是第四代IGBT运用的完美匹配。
新一代芯片扩展了的温度规模———175益(Tjmax)在恰当的牢靠性实验中进行了验证，例如，栅应力，高温反偏(HTRB)，高湿高温反偏(THB)测验。
英飞凌的3 个首要IGBT 技能系列的最重要的专用参数如表1 所列，它们都为1 200 V SEMI原TRANSR模块所运用。
3 模块外壳的要求
SEMITRANSR模块外壳的首要参数以及这些参数对终究产品功能所发生的影响的详细信息如表2所列。
3.1 端子电阻
模块的端子电阻对电路的作业功率的影响如图2所示。在图2所示的比如中，举例的开关导通损耗比SEMITRANSR高11%。这相当于一个每相绝对值约90 W，三相共270 W的功率变频器。
3.2 热阻
这一参数影响最大答应功率损耗，然后也影响模块中IGBT和二极管的最大答应的集电极电流。下列要素对决议热阻的巨细至关重要：
芯片尺度(面积);
模块规划[焊接、陶瓷基板(DCB)、基板];
体系规划(导热硅脂，散热器)。
不考虑半导体的本钱，其通常会占到模块总本钱的50%以上，外壳的挑选会对模块的额定电流发生巨大的影响。文献[2] 描绘了确认热阻的进程。
3.3 绝缘强度
用于焊接半导体芯片的陶瓷基板的厚度和类型，以及软模的特性将在很大程度上影响SEMITRANSR模块的绝缘强度。
3.4 开关电感LCE及其实践效果
电感LCE对IGBT关断时发生的过电压来说是一个重要的参数
在实践中，高电感与关断期间所发生的过电压相同，都是晦气的。高电感意味着器材的最大反向电压会很快到达，特别在高直流母线电压的状况下。例如，当在甩负荷或在功率回馈形式下。当运用低电感模块时，可以完成高牢靠性和最高功率。模块电感对最大关断电流的影响如图3 所示，图中显现了SEMITRANSR3和与其作比照的不同形状封装“C”之间的差异。由于模块的电感小，SEMITRANSR3在芯片的最大反向电压到达之前可切换的电流值要比“C”高30%。获益于主端子加上用于DCB的对称并联规划，SEMITRANSR模块可完成低电感(请注
意，由于模块电感，半导体芯片上实践发生的电压永久高于端子上发生的电压)。
3.5 并联时芯片的对称电流散布
SEMITRANSR模块中，并联的芯片(IGBT 和二极管)多达8个(见表2)。二极管并联特别具有挑战性，由于Vf的负温度系数会下降额定电流。为此，SEMIKRON开发了定制解决方案，满意高功率运用(为静态和动态功率分配进行了优化)及高直流环母线电压运用(在关断时动态过电压约束)。进一步信息可在文献[1] 中找到。
3.6 多模块的并联
关于几个模块并联的状况，功率降额有必要尽可能低。此刻，IGBT参数VCEsat的正温度系数具有正面的影响。关于二极管的状况，可以采纳3.5中描绘的那些过程。正如文献[1] 中所界说的，SEMITRANSR模块中降额系数介于90%和95%之间。
4 展望未来
得益于选用了第四代沟槽栅IGBT和CAL 二极管的新1 200 V模块，SEMITRANSRIGBT模块将可以续写其成功运用事例。与同功率等级的其它模块比较，新系列模块所带来的功能提高不只取决于选用了新一代的芯片，并且还取决于低的端电阻和相对较低的杂散电感。
