تاريخ تطوير IGBT

عصر ما قبل التاريخ -PT

 PT هو الجيل الأول من IGBT. وهي تستخدم ركيزة P + مخدرة بشدة كطبقة بداية ، حيث ينمو على التوالي N + buffer و N-base epitaxy ، وأخيراً يتشكل الهيكل الخلوي على سطح طبقة epitaxy. تم تسميته لأن المجال الكهربائي يمر عبر منطقة القاعدة N بأكملها في وقت التوقف. عمليتها معقدة ، وتكلفتها عالية ، وتحتاج إلى التحكم في حياة الناقل. انخفاض جهد التشبع هو معامل درجة حرارة سالب ، وهو لا يفضي إلى اتصال متوازي. على الرغم من أنها كانت عاصفة في الثمانينيات ، فقد تم استبدالها تدريجياً بمعاهدة عدم الانتشار في أواخر الثمانينيات. في الوقت الحاضر ، تم إخفاؤه في العالم. في الوقت الحالي ، لا تستخدم جميع منتجات Infineon الخاصة بـ IGBT تقنية PT.

القائد المبكر - IGBT2

الميزات: بوابة مستوية ، هيكل غير مخترق (NPT)

ظهرت NPT-IGBT في عام 1987 وسرعان ما أصبحت القوة المهيمنة في التسعينيات. يتمثل الاختلاف بين NPT و PT في أنه يستخدم الركيزة N ذات المنشطات المنخفضة كطبقة بداية ، ويصنع أولاً بنية MOS في مقدمة منطقة N-drift ، ثم يستخدم عملية ترقق الطحن لتقليل السماكة من الخلف إلى السماكة التي تتطلبها مواصفات الجهد IGBT ، ثم تستخدم عملية غرس الأيونات لتكوين مجمع P + من الخلف. في وقت التوقف ، لا يخترق المجال الكهربائي منطقة الانجراف N ، لذلك يطلق عليه النوع "غير المخترق" IGBT. لا يحتاج NPT إلى التحكم في عمر الناقل ، ولكن عيبه هو أنه إذا كانت هناك حاجة إلى قدرة أعلى لمنع الجهد ، فسوف يتطلب حتما مقاومة أعلى وطبقة N-drift أكثر سمكًا ، مما يعني أن الجهد المشبع على الجهد Vce (sat) سيرتفع أيضًا و

المهارات: انخفاض ضغط التشبع المنخفض ، معامل درجة الحرارة الإيجابية ، درجة حرارة وصلة العمل 125 درجة ، المتانة العالية

معامل درجة حرارة موجب ، مناسب للاتصال المتوازي.

الاسم: DLC ، KF2C ، S4

انتظر ، يبدو أن شيئًا غريبًا قد اختلط!

لا خطأ! S4 ليس في الحقيقة IGBT4 ، إنه IGBT2 بجذور حمراء. إنها مناسبة لتطبيقات التحويل عالية التردد. يمكن أن يصل تردد التحويل الثابت إلى 40 كيلو هرتز. لا يزال هذا المنتج النجمي يبيع بشكل جيد.

 

قفزة في الأداء- IGBT3

الميزات: بوابة الخندق ، توقف ميداني

أدى ظهور IGBT3 إلى ثورة هائلة في مجال IGBT. تم تغيير بنية الخلية الخاصة بـ IGBT3 من نوع المستوى إلى نوع الأخدود. في IGBT المحزز ، تكون القناة الإلكترونية متعامدة على سطح رقاقة السيليكون ، مما يلغي بنية JFET ، ويزيد من كثافة القناة السطحية ، ويحسن تركيز الناقل القريب من السطح ، مما يجعل الأداء أكثر تحسينًا. (راجع مقالة "التحليل الإنشائي لـ IGBT المستوي والمحزز" لمعرفة الفرق بين تقنية البوابة المستوية والمخددة).

فيما يتعلق بالهيكل الطولي ، من أجل تخفيف التناقض بين عرقلة الجهد وانخفاض جهد التشبع ، أطلقت Yingjia Field Stop IGBT في عام 2000 ، بهدف تقليل سمك منطقة الانجراف وبالتالي تقليل جهد التشبع. إن مادة البداية الخاصة بإيقاف الحقل IGBT هي نفس تلك الموجودة في NPT ، وكلاهما عبارة عن ركائز N منخفضة المنشطات. الفرق هو أن الجزء الخلفي من FS IGBT يتم حقنه بطبقة عازلة N إضافية ، وتركيز المنشطات أعلى قليلاً من تركيز N- الركيزة. لذلك ، يمكن تقليل شدة المجال الكهربائي بسرعة ، مما يجعل المجال الكهربائي الكلي شبه منحرف ، وبالتالي تقليل السماكة المطلوبة لمنطقة الانجراف N بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقلل المخزن المؤقت N أيضًا من كفاءة انبعاث الباعث P ، وبالتالي تقليل التيار المتدرج والخسارة عند إيقاف التشغيل. (لمزيد من المعلومات حول الاختلاف بين NPT وأجهزة القطع الميدانية ، يرجى الرجوع إلى الفرق بين PT و NPT و FS IGBT).

المهارات: انخفاض جهد التوصيل المنخفض ، درجة حرارة تقاطع العمل 125 درجة (150 درجة مئوية للأجهزة 600 فولت) ، تحسين أداء التبديل

نظرًا لخلية القطع الميدانية والخلية المحززة ، يكون انخفاض الجهد في حالة IGBT3 أقل ، ويتراوح Vce النموذجي (sat) من 3.4 في الجيل الثاني إلى 2.55 فولت في الجيل الثالث (3300 فولت على سبيل المثال).

الاسم: T3 ، E3 ، L3

تم استبدال IGBT3 بشكل أساسي بـ IGBT4 في مجال الجهد المتوسط ​​والمنخفض ، لكنه لا يزال يهيمن في مجال الجهد العالي. على سبيل المثال ، لا تزال المنتجات السائدة 3300 فولت و 4500 فولت و 6500 فولت تستخدم تقنية IGBT3.

 

الدعامة الأساسية - IGBT4

IGBT4 هي تقنية شرائح IGBT الأكثر استخدامًا في الوقت الحاضر. يشمل الجهد 600 فولت ، 1200 فولت ، 1700 فولت ، ويتراوح التيار من 10 أمبير إلى 3600 أمبير. يمكن رؤيته في تطبيقات مختلفة.

الميزات: بوابة الخندق + قطع الحقل + رقاقة رقيقة

مثل IGBT3 ، فهو عبارة عن هيكل بوابة قطع + أخدود ، لكن IGBT4 يعمل على تحسين الهيكل الخلفي ، وسمك منطقة الانجراف أرق ، وتركيز المنشطات وكفاءة الانبعاث لباعث P الخلفي والمخزن المؤقت N تم تحسينهما.

المهارات: تردد تحويل عالي ، نعومة تبديل محسّنة ، درجة حرارة تقاطع 150 درجة مئوية

يقلل IGBT4 أيضًا من فقدان التبديل باستخدام رقائق رقيقة وتحسين الهيكل الخلفي ، بينما تكون نعومة التبديل أعلى. في الوقت نفسه ، زادت درجة حرارة تقاطع التشغيل القصوى المسموح بها من 125 درجة مئوية في الجيل الثالث إلى 150 درجة مئوية ، مما سيؤدي بلا شك إلى زيادة قدرة الإخراج الحالية للجهاز.

الاسم: T4، E4، P4

T4 عبارة عن سلسلة منخفضة الطاقة بتردد تبديل أقصى يبلغ 20 كيلو هرتز.

E4 مناسب لتطبيقات الطاقة المتوسطة ، مع أقصى تردد تبديل يبلغ 8 كيلو هرتز.

يعمل P4 أيضًا على تحسين نعومة التبديل ، وهو أكثر ملاءمة لتطبيقات الطاقة العالية ، ويصل تردد التبديل إلى 3 كيلو هرتز.

يأتي الرجل الغني على المسرح - IGBT5

الميزات: بوابة الخندق + قطع الحقل + السطح مغطى بالنحاس

IGBT5 هو المنتج الأكثر فخامة في جميع سلسلة IGBT. تستخدم الرقائق الأخرى الألومنيوم في تعدين السطح. يستخدم IGBT5 النحاس السميك بدلاً من الألومنيوم. تعد السعة الحالية للنحاس وسعة الحرارة أفضل بكثير من الألومنيوم ، لذا فإن IGBT5 يسمح بارتفاع درجة حرارة تقاطع العمل والتيار الناتج. في نفس الوقت ، تم تحسين هيكل الرقاقة ، وتقليل سماكة الرقاقة.

المهارات: 175 درجة حرارة تقاطع العمل ، جهد تشبع 1.5 فولت ، زيادة قدرة الإخراج الحالية بنسبة 30٪

لأن سطح IGBT5 مطلي بالنحاس والمتطور. تم اعتماد تقنية التغليف XT في عبوة الوحدة ، يمكن أن تصل درجة حرارة وصلة العمل إلى 175 درجة مئوية. بالمقارنة مع IGBT4 ، يتم تقليل سماكة الرقاقة بشكل أكبر ، مما يجعل جهد التشبع ينخفض ​​ويزيد السعة الحالية للإخراج بنسبة 30٪.

الاسم: E5، P5

في الوقت الحاضر ، يتم تغليف رقائق IGBT5 فقط في PrimePACK ™ بالإضافة إلى ذلك ، الجهد هو 1200 فولت و 1700 فولت فقط ، وهو ما يمثل المنتجين FF1200R12IE5 و FF1800R12IP5.

 

ملك القرد الحقيقي والخطأ - TRENCHSTOP  ™ 5

في قطاع الإدارة الفردي ، توجد فئة من المنتجات تسمى TRENCHSTOP ™ 5。 كثيرًا ما أسمع الناس يسألون عما إذا كانت H5 و F5 و S5 و L5 هي IGBT5؟ بالمعنى الدقيق للكلمة ، الأمر ليس كذلك. على الرغم من أن الاسم يحتوي على 5 ، إلا أن H5 و F5 و S5 تنتمي إلى عائلة أخرى تسمى TRENCHSTOP ™ 5。 هذه العائلة ليس لها نعمة "درع ذهبي" ، والجين يختلف أيضًا عن IGBT5.

الميزات: شبكة أخدود دقيقة + قطع الحقل

على الرغم من أنها تسمى جميعًا شبكات الخندق ، إلا أن TRENCHSTOP ™ لا تزال مختلفة تمامًا عن سابقاتها. لديها قنوات أكثر كثافة وكثافة تيار أعلى. ليس لديها قدرة ماس كهربائى مع تحقيق أفضل أداء تشغيلي.

المهارات: 175 درجة حرارة تقاطع العمل القصوى ، تردد تبديل عالٍ ، لا توجد قدرة ماس كهربائى

الأداء والدائرة القصيرة دائمًا ما يكونان من التناقض. من أجل متابعة الأداء الممتاز ، يتم التضحية بوقت ماس ​​كهربائى TRENCHSTOP ™ 5. TRENCHSTOP ™ 5 وفقًا لأغراض التطبيق المختلفة ، يمكن تحقيق فقد توصيل منخفض للغاية أو تردد تحويل مرتفع للغاية ، مع أقصى تردد تبديل من 70 ~ 100 كيلو هرتز ، ويمكن أن يكون الحد الأدنى لانخفاض جهد التوصيل منخفضًا مثل 1.05 فولت.

الاسم: H5، F5، S5، L5

TRENCHSTOP ™ في الوقت الحالي ، لا يوجد سوى أجهزة 650 فولت ، وجميعها أجهزة منفصلة. تعمل هذه السلسلة من المنتجات على تحسين الخسارة في الحالة وخسارة التبديل للتطبيقات المختلفة. يعتبر H5 / F5 مناسبًا للتطبيقات عالية التردد ، ولدى L5 أقل خسارة في التوصيل. TRENCHSTOP ™ 5 يظهر موضع كل منتج على منحنى التسوية في الشكل أدناه.

 

 

النجم الصاعد - IGBT6

على الرغم من وجود فجوة مقدارها 5 بين الجيل السادس والجيل الرابع ، إلا أن الجيل السادس هو في الواقع الإصدار الأمثل من الجيل الرابع ، والذي لا يزال يمثل بوابة الخندق + قطع المجال. يستخدم IGBT6 حاليًا في أنبوب واحد فقط.

الميزات: شبكة الخندق + قطع الحقل

هيكل الجهاز مشابه لهيكل IGBT4 ، لكن الحقن الخلفي P + محسن للحصول على منحنى تسوية جديد.

المهارة: 175 درجة حرارة تقاطع العمل القصوى ، Rg قابلة للتحكم ، 3us ماس كهربائى

يحتوي IGBT6 حاليًا على سلسلتين من المنتجات ، S6 به خسارة توصيل منخفضة ، Vce (سات) 1.85 فولت ؛ H6 لديه خسارة تحويل منخفضة ، والتي تقل بنسبة 15٪ عن H3.

الاسم: S6، H6

يحتوي IGBT6 على منتجات تعبئة ذات أنبوب واحد فقط ، مثل IKW15N12BH6 و IKW40N120CS6 ، والتي يتم تعبئتها بـ TO-247 3Pin و TO-247 plus 3Pin و TO-247 plus 4pin.

اهتمام كبير - IGBT7

بعد عدة أجيال من التراكم ، دخلت IGBT أخيرًا في IGBT7 في عام 2018.

الميزات: بوابة أخدود دقيق + قطع الحقل

على الرغم من أنها جميعًا شبكات محززة ، إلا أن الهيكل بأكمله سيكون مختلفًا تمامًا إذا كان هناك سلك صغير آخر. كثافة قناة IGBT7 أعلى ، كما تم تصميم تباعد الخلايا بعناية ، وتم تحسين معلمات السعة الطفيلية لتحقيق أفضل أداء للتحويل عند 5kv / us.

المهارة: 175 درجة حرارة تقاطع التحميل الزائد ، dv / dt يمكن التحكم فيه

مقارنةً بـ IGBT4 ، تم تقليل IGBT7 Vce (sat) بنسبة 20٪ ، وهو ما يمكن أن يحقق أقصى درجة حرارة تقاطع تشغيل عابر تبلغ 175 ℃.

الاسم: T7، E7

تشمل المنتجات التمثيلية: FP25R12W1T7. تم تحسين T7 لسائق المحرك ، والذي يمكنه تحقيق أفضل أداء عند 5kv / لنا. يستخدم E7 على نطاق واسع ، بما في ذلك سائق السيارة التجارية الكهربائية ، العاكس الكهروضوئي ، إلخ.

 

 

 

 

 

 

YTPQC-AHF 、 SVG

 

 

YTPQC-AHF （مرشح توافقي نشط）、 SVG (مولد فار ثابت)  يستخدم بشكل أساسي ترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة الخامسة المعزول (IGBT) للتحكم في حجم ومرحلة جهد التيار المتردد العاكس ، وذلك لتحقيق الغرض منالتصفية التوافقية ،وتعويض الطاقة التفاعلية و 3 مراحل موازنة الحمل.   

 

من حيث الموثوقية ، نظرًا لقلة الشعبية ، فإن موثوقية الجيل الأعلى من IGBT أقل من الجيل الأدنى من IGBT.

يتمتع الجيل السابع من IGBT بتردد أعلى وسرعة أعلى. مما يؤدي إلى حجم أصغر للمكونات الأخرى التي تستخدمها ، وبالتالي فإن الحجم الإجمالي للوحدة يكون أصغر. بالنسبة إلى صناعتنا ، يتمثل الاختلاف الرئيسي في حجم المنتج. فيما يتعلق بحجم المنتج ، نقوم حاليًا بتطوير وحدة 2U جديدة ، والتي تتمتع بقدرة تعويض كبيرة مع حجم أصغر