穿通(PT)型和非穿通(NPT)型IGBT中准饱和效应的解析化分析

在绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开通过程中,从断态到通态(即饱和态)的过程中要经过一个准饱和区。因为结的准饱和状态而增加的压降与直流线电压几乎没有任何关系。尽管该压降值比直流线电压小得多,但是因为对于高压快速IGB了来说,其时间常数相当大,所以造成的损耗也比较大。标准的零电流开关(ZCS)或零电压开关(ZVS)电路不能避免这些损耗。我们将对穿通(PT)型和非穿通(NPT)型IGBT在电感负载硬开关时的电压尾部进行仔细分析。解析化的结果将与2D(维)模拟及测量的结果进行对比,并进一步探讨电压拖尾与结附近掺杂分布的关系。为了使电感和变压器的体积和重量最小化,就必须提高开关频率。这一点对于高电压尤其重要。下面表明当开关频率超过数千赫兹时,通态压降将不再是静态时的值,通态损耗也将比所预想之值大出许多。

逆导型非穿通绝缘栅双极晶体管仿真

仿真了逆导型(RC)非穿通-绝缘栅双极晶体管(NPT-IGBT)的器件结构及其"折回效应"现象的I-V特性曲线,研究了一些器件重要结构参数(背面阳极n+区域与p+区域尺寸比例Ln/Lp以及n-漂移区厚度)对所仿真的逆导型NPT-IGBT器件电流"折回效应"的影响。用"MOSFET+pin二极管"等效电路模型分析了仿真结果中得到的结论。结果表明,Ln/Lp与n-漂移区厚度对"折回效应"幅度影响显著。在n-漂移区厚度为60μm时,Ln/Lp尺寸比例在5/11和2/14(μm/μm)之间,"折回效应"幅度较低,并且反向二极管具有导通能力,可以成为对应RC-NPT-IGBT的工艺窗口;在n-漂移区厚度达到150μm时,"折回效应"接近消失,Ln/Lp尺寸比例可以有更宽的选择。

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(二)

介绍了5.2kV高压绝缘栅双极型晶体管(HVIGBTs)的成功串联应用。穿通型HVIGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题。可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰。阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小。文中集中讨论了穿通型HVIGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HVIGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致。未来先进的HVIGBT技术可完全减轻第一代HVIGBT串联时的困难。

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(一)

介绍了5.2kV高压绝缘栅双极型晶体管(HV IGBTs)的成功串联应用。穿通型HV IGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题。可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰。阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小。文中集中讨论了穿通型HV IGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HV IGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致。未来先进的HV IGBT技术可完全减轻第一代HV IGBT串联时的困难。