先进功率半导体器件展示系统工程学的新方向

阐述了最近出现的几种器件的原理,诸如超级结型(Super Junction)MOSFET,IGBT和SiC(碳化硅)器件的发展趋势。所有这些器件都具有1000V范围的阻断能力,并适用于不同的领域。最新一代CoolMOS(低损耗MOS 场效应管)在额定脉冲电流容量下能兼有极高的通态导电率和超快的开关速度。其阻断电压能力可复盖由500～ 800V的范围。在许多应用场合,CoolMOS的杰出开关性能由于缺少能与动态特性相匹配的二极管而不能被利用。由于这个原因随之开发了一个完整的SiC二极管系列,以获得开关器件和超快二极管的理想配对。这种二极管的性能将在后面讨论。碳化硅开关器件表现出远胜于硅器件的性能。既有高阻断电压,又有低通态电阻率是SiC功率开关器件的最突出的特征。SiC器件最吸引系统设计人员之处在于其MOSFET和JFET能在阻断电压1800V下分别具有47mΩ·cm2和14.5mΩ·cm2的通态电阻率。为了用具体器件说明这些前景,我们将讨论通常为垂直型JFET结构的这类器件,其阻断电压高达1800 V,且通态电阻率为12mΩ·cm2。

高开关速度优化的新一代IGBT系列

最近几年,分立的IGBT已在不同的领域广泛应用,诸如传动用逆变器、电感性加热、焊接、太阳能发电用逆变器和U PS。这些应用装置在某些方面仍有本质上的不同要求,需要应用优化的专用器件。本文阐述第三代1200V高速器件("HS3"产品系列),它是专为焊接,太阳能发电逆变器和UPS等高频应用设计的。这些应用的典型工作频率范围是20k～0kHz,要求开关损耗低于典型的传动应用的损耗,后者在10kHz甚至在更低范围中应用。但是,饱和电压V_(CE,sat)在整个损耗中仍起重要的作用,为此要找到开关损耗和传导损耗之间良好的平衡。文中提供了新产品的特性并和市场上的其他产品系列做了比较。这些新产品的效益在特定装置的应用中获得了验证。