具有反向阻斷能力的新型 IGBT

本應(yīng)用筆記介紹了為反向阻斷功能而開發(fā)的新型 IGBT。應(yīng)用筆記介紹了新型 IGBT 的應(yīng)用及其電氣特性。

抽象的

開發(fā)了一種新的 IGBT，具有反向阻斷能力。各種應(yīng)用都需要此功能，例如電流源逆變器、諧振電路、雙向開關(guān)或矩陣轉(zhuǎn)換器。本文介紹了單片芯片的技術(shù)及其操作行為，在典型電路中使用第一個(gè)樣本進(jìn)行測量。

簡介：應(yīng)用

需要用于具有反向阻斷能力的單向電流的可控開關(guān)的典型電路可分類為：

常規(guī)電流源逆變器如圖1所示

具有電流源的諧振轉(zhuǎn)換器，如圖 2 所示

用于主電流路徑中功率半導(dǎo)體軟開關(guān)的輔助諧振電路

雙向開關(guān)，例如在矩陣轉(zhuǎn)換器中，如圖 3 所示。

圖 1 反激

圖 2 逆變器

圖 3 逆變器

如果IGBT在電壓、電流和頻率方面都適用，這種開關(guān)到目前為止都是由一個(gè)沒有反向阻斷能力的標(biāo)準(zhǔn)IGBT和一個(gè)串聯(lián)二極管組成。相比之下，單片解決方案將提供諸如更少的傳導(dǎo)損耗、更低的空間要求和成本等優(yōu)勢。

芯片技術(shù)

圖4 NPT IGBT（左）和反向阻斷IGBT（右）的芯片結(jié)構(gòu)和符號

圖 4（右）顯示了反向阻斷 IGBT 芯片的橫截面示意圖。如圖所示的單元結(jié)構(gòu)將繼續(xù)向左，而帶有用于結(jié)終端的保護(hù)環(huán)的芯片邊緣顯示在右側(cè)。幾何形狀基本上對應(yīng)于 NPT IGBT，如圖 4（左）所示。NPT IGBT 無法在沒有場截止的情況下阻止邊緣處的顯著負(fù)擊穿。這種限制可以使用隔離擴(kuò)散技術(shù)來克服，隔離擴(kuò)散技術(shù)在晶閘管芯片的生產(chǎn)中是已知的：它允許在芯片邊緣折疊反向阻斷 IGBT 下 p+ 層，如圖 4 右側(cè)所示。這樣，p+ – n- 結(jié)保留在芯片內(nèi)，在隔離頂部氧化層下方結(jié)束。結(jié)點(diǎn)——無論如何都是 IGBT 的一部分——因此被正確端接并能夠像 pn 二極管一樣阻止反向電壓。該措施不會(huì)改變芯片有效體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)；因此可以預(yù)期——除了能夠阻斷反向電壓之外——反向阻斷 IGBT 將表現(xiàn)出與正常 NPT IGBT 類似的操作行為。

編輯：hfy