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半导体

瑞萨电子推出第8代IGBT,以行业领先的超低损耗特性,提升系统功率

3月10日,瑞萨电子株式会社,宣布推出第八代G8H系列绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的六款新产品,其可将用于太阳能发电系统的功率调节器中的转换损耗降至最低,并减少不间断电源(UPS)系统中的逆变器应用。推出的六种新产品额定功率分别为650 V /40 A、50 A、75 A、1250 V / 25 A、40 A和75 A。瑞萨也为带内置二极管的1,250V IGBT实现了业界首款TO-247 plus封装,它为系统制造商提供了更大的电路配置灵活性。

凭借电源转换器领域设计低损耗IGBT的专业知识,瑞萨电子优化了第八代IGBT,在过程结构中采用独特的沟槽栅配置(注1)。相较于以往的IGBT产品,这些装置具有更快的转换性能,这是IGBT性能指标的一个基本特征,同时,还通过降低饱和电压减少了传导损耗(Vce(饱和),注2)。此外,第八代设备的性能指数(注3)与之前的第七代IGBT相比改进了30%%,有助于为用户系统降低功耗并改善整体性能。对注重光伏(PV)逆变器、UPS、工业电机驱动器和功率因数校正(PFC)的电力行业主要市场来说,这些更新是必不可少的。

在太阳能发电系统中,当由太阳能电池板由太阳光产生的直流电(DC)流过反相电路转换为交流电(AC)时,不可避免地会造成一些功率损失。由于大多数这种功耗损失发生在所用的功率器件内,因此降低IGBT功率损耗对用户系统的发电性能具有直接的积极影响。同样,对服务器机房和数据中心的UPS系统来说,电力必须持续流经功率转换器电路,以监测电源是否已中断,这意味着当系统正在运行时,会产生稳定功耗。IGBT性能是减少这种功耗的关键因素。

新型第八代IGBT的主要特点包括:

(1)切换更快,具有业界领先的超低功耗特性,是反相电路的理想选择

瑞萨利用其长期低损耗IGBT设计专长开发了独特的沟槽栅配置。新型IGBT采用最先进的工艺技术,可实现快速切换性能和低饱和电压(VCE(饱和))特性,这决定了IGBT器件的性能指标。因此,性能指数改善了30%%。此外,瑞萨分析了可减少反相电路功耗的元素并设计了新设备,以减少电导和开关损耗。因此大大降低了IGBT功耗,这部分功耗占功率转换器电路总功耗的一半以上。

(2)得益于低开关噪声,无需安装外部栅极电阻

在IGBT中,需在噪声特性和开关速度之间做出权衡。第八代IGBT在切换期间产生的栅极噪声大大减少,这样系统制造商可拆卸之前为降低噪音而安装的栅极电阻,从而减少元件数量,加强设计的紧凑性。

(3)TO-247封装具有优异的散热性;可确保在175℃的高温下运行

TO-247封装底面由金属制成,这样可以将由IGBT功耗所产生的热量直接输送到具有优异散热性能的封装外表面。新器件可适应175℃的高温,这样便可以用于因大功率级传输而易升温的区域,有助于改善用户系统的性能和可靠性。

(4)TO-247plus离散封装类型中首个带内置二极管的1250 V IGBT,可用于额定功率为100C的75A电流环

在之前几代产品中,由于考虑到如发热、噪音和运行质量等因素,额定功率为100C的75A电流环一般会被并入采用大封装的模块。但凭借第八代IGBT技术低损耗和芯片尺寸更小的特点,瑞萨在业内实现了首个采用离散TO-247 plus 封装带内置二极管的1,250 V IGBT。通过在额定功率为100C的75A电流带中使用离散封装器件,系统制造商实现了只有离散器件具备的增强电路配置的灵活性,且可轻易提高系统的功率容量。

即使在非反相电路应用中,新型第八代G8H系列设备也可施展快速切换性能,例如,可使转换器升压电路具有出色的性能。

定价和供货情况

现可提供第八代IGBT的样品。系统制造商可选择最匹配反相电路类型和所需输出能力的产品。每个产品版本价格不同,例如,RBN50H65T1GPQ-A0 650 V / 50 A的产品样品定价为每件3.00美元。计划于2016年9月开始量产,预计到2017年3月月产量可达到60万件(定价和供货情况如有变更,恕不另行通知。)

(注1)沟槽栅结构会在芯片表面形成深而窄的槽(沟槽),随后在沟槽两侧形成MOSFET栅极。从而提高单元密度,并有助于降低导通电阻。

(注2)饱和电压(Vce(饱和))是IGBT性能最重要的指标。它表示的是操作状态下集电极和发射极之间的电压。该电压值越低,电流流过该元件时的导通损失就越少。

(注3)该性能指标等于开关损耗×Vce(饱和)。

关于瑞萨电子株式会社

瑞萨电子株式会社(TSE:6723),是全球首屈一指的微控制器供应商和高级半导体解决方案的首选供应商,产品包括微控制器、SoC解决方案和各种模拟与功率器件。2010年4月,NEC电子公司(TSE:6723)和株式会社瑞萨科技合并成立了瑞萨电子株式会社,公司业务覆盖了面向各种应用的研究、开发、设计与制造。瑞萨电子株式会社总部设在日本,在全球20多个国家均设有分公司。欲了解更多信息,敬请访问网站:www.cn.renesas.com。

责任编辑:陈炳欣


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