半导体

瑞萨电子第七代650V和1250V IGBT建立新技术标准

作者:电子信息产业网来源:电子信息产业网发布时间:2012-07-25 08:51我要评论

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瑞萨电子第七代IGBT系列


近日,瑞萨电子公司宣布为其第七代具有业界领先性能的绝缘栅双极晶体管(IGBT)阵列增加13款新产品。新的IGBT包括采用650V电压的RJH/RJP65S系列和采用1250V电压的RJP1CS系列。新的IGBT作为功率半导体器件,用于将DC转换成AC电源的系统中,设计用于对应高电压和大电流的应用,如太阳能发电机和工业电机用功率调节器(功率转换器)。第七代技术,采用增强型薄化晶圆工艺,在传导、开关损耗以及耐受能力之间达到了低损耗平衡,以承受短路情况的发生。


与之前采用第六代技术的600V和1200V产品相比,第七代产品系列具有650V和1250V的更高额定电压,以满足低温性能要求和过压阻断能力。


瑞萨IGBT适用于电机控制应用。在这些应用中,器件的短路保护性能是一个设计中的重要参数选择。第七代IGBT系列具有了10 µs的额定短路耐受力,使其适用于通用电机。


最近,对环保和其它因素的关注推动了对于提高电子设备能效的要求,并且要求向着太阳能和风能等清洁能源进行转换。在处理高电压和大电流的设备(如太阳能逆变器、喷水泵,和大电流逆变控制电机)的领域,这种提高效率的努力尤为积极。对用于DC-AC功率转换这类设备的IGBT产品,这促进了对其大幅降低损耗的需求。然而,在对于降低功耗至关重要的饱合电压(注1)和处理大电流的设备所要求的高短路耐受力之间存在平衡。我们很难实现低功耗和大约10微秒的高短路耐受力(注2),而这是在电机驱动等应用中至关重要的考虑因素。基于此,瑞萨开发了这一高性能IGBT新产品。


新款IGBT的主要特性:


(1) 650V版本饱和电压降为1.6V,1250V版本饱和电压降为1.8V,从而实现更高的效率


独有的超薄晶圆技术使饱和电压从瑞萨早期版本产品的1.8V(标准值)降低到现在650V版本的1.6V(标准值),从早期版本产品的2.1V降低至1250V版本的1.8V,分别降低了约12%%和15%%。这就降低了功耗并有助于提高效率。


(2) 10微秒的高短路耐受力,可实现更高的可靠性水平


对于大电流的应用设备中至关重要的高短路耐受力,通过最优的单元结构技术,已经从瑞萨相对早期产品的8微秒(µs)提高到10µs或者更高。这就保证了用于太阳能逆变器的功率调节器等系统具有出色的稳定性和强劲的性能。


(3) 快速开关


通过优化器件的表面结构,与早期的瑞萨产品相比,反向传输电容(Cres)(注3)降低了大约10%%。这就有助于实现更快的开关,并使设计更高效的电源转换器电路成为可能。


对于像太阳能逆变器中使用的大电流逆变模块,或者工业用逆变控制电机这类广泛使用三相逆变电路的应用,这些改进有助于实现更低的功耗和更稳定的操作。


瑞萨通过提供将微控制器(MCU)与模拟和功率器件相结合的总体解决方案来使客户受益。新款高性能第七代IGBT产品在业界最佳功率器件类别中占有一席之地。他们形成了瑞萨功率器件阵列的核心,而且公司计划在这一系列中发布新的产品来不断的向前发展。


瑞萨还计划发布一款增强型配套解决方案,包括新的IGBT产品,瑞萨RL78和RX系列用于逆变控制的MCU,以及用于功率器件驱动的光耦合器。瑞萨还计划准备装有新款IGBT产品的参考开发板,以支持客户的配套评价和系统设计。


新款IGBT产品的包装形式是晶圆/芯片,RJH65S系列采用TO-247封装。


(注 1) 饱和电压 (VCE(sat)):


这是IGBT最重要的性能指标,指的是当器件导通时集电极-发射极的压降。其数值越低,传导损耗越小。


(注2) 短路耐受力 (tsc):


这是IGBT抗破坏能力的一个指标。它是指在短路产生的无限电流对IGBT导致破坏之前的总时间。一般说来,对于要求大电流和高稳定性的应用,如电机驱动而言,这个值越高越好。


(注3) 反向传输电容 (Cres):


这个参数是指IGBT的栅极和集电器之间的内在电容。一般来说,电容值越小就表示器件可以实现越快速的开关,从而可以降低开关损耗。


IGBT系列的主要规格请参考附表


价格和供货情况


瑞萨的13个新款IGBT产品,包括650V的RJH/RJP65S和1250V的RJP1CS系列,计划于2012年7月开始样品生产,650V RJP65S06DWA的单价为US$4.3,而1250 V RJP1CS06DWA 的单价为US$5.0。量产计划于2012年9月开始,到2013年4月,月产量的规模有望达到500,000片。


第七代IGBT的产品技术规格


1. 650V-IGBT RJH/RJP65S系列


所有产品版本的共同项目


额定结温(Tj): +150℃


集电极-发射极额定电压(VCES): 650 V


额定的栅极发射器电压(VGES): ±30 V


集电极-发射极饱合电压 (VCE(sat)): 1.6 V (典型值) (Ta = 25℃, IC = 额定电流, VGE = 15 V)


集电极-发射极阈值电压 (VGE(OFF)): 5.0 V至6.8 V


开关下降时间 (tf): 80 ns (VCC = 300 V, VGE = 15 V, Tj = 125℃, IC = 额定电流)


短路承受时间 (tsc): 10 µs (min) (VCC = 360 V, VGE = 15 V, Tj = 150℃)


发货形式:晶圆/芯片*仅RJH65S04DPQ-A0采用TO-247A封装


RJH65S04DPQ-A0


TO-247A封装,内置FRD


集电极-发射极额定电流: 50 A (Tc = 100℃) 100 A (Tc = 25℃)


RJP65S03DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 30 A (Tc = 100℃) 60 A (Tc = 25℃)


RJP65S04DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 50 A (Tc = 100℃) 100 A (Tc = 25℃)


RJP65S05DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 75 A (Tc = 100℃) 150 A (Tc = 25℃)


RJP65S06DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 100 A (Tc = 100℃) 200 A (Tc = 25℃)


RJP65S07DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 150 A (Tc = 100℃) 300 A (Tc = 25℃)


RJP65S08DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 200 A (Tc = 100℃) 400 A (Tc = 25℃)


2. 1250V-IGBT RJP1CS系列


所有产品版本的共同项目


额定结温(Tj): +150℃


集电极-发射极额定电压(VCES): 1250 V


额定的栅极发射器电压(VGES): ±30 V


集电极-发射极饱合电压(VCE(sat)): 1.8 V (典型值 (Ta = 25℃, IC = 额定电流, VGE = 15 V)


集电极-发射极阈值电压(VGE(OFF)): 5.0 V至6.8 V


开关下降时间(tf): 130 ns (VCC = 600 V, VGE = 15 V, Tj = 125℃, IC = 额定电流)


短路承受时间sc): 10 µs (min) (VCC = 720 V, VGE = 15 V, Tj = 150℃)


发货形式:晶圆/芯片


RJP1CS03DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 30 A (Tc = 100℃) 60 A (Tc = 25℃)


RJP1CS04DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 50 A (Tc = 100℃) 100 A (Tc = 25℃)


RJP1CS05DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 75 A (Tc = 100℃) 150 A (Tc = 25℃)


RJP1CS06DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 100 A (Tc = 100℃) 200 A (Tc = 25℃)


RJP1CS07DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 150 A (Tc = 100℃) 300 A (Tc = 25℃)


RJP1CS08DWA/DWT


集电极-发射极额定电流: 200 A (Tc = 100℃) 400 A (Tc = 25℃)


参考图


三种应用中IGBT效率的比较


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责任编辑:电子信息产业网
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