具有高溫工作能力的1700V SPT+ IGBT和二極管芯片組

為了說(shuō)明這種新的1700V SPT+芯片組能夠應(yīng)用于高溫和大電流情形下，測(cè)量了1700V HiPak模塊T_j=150℃的開(kāi)關(guān)曲線。圖7所示的關(guān)斷曲線是在標(biāo)稱下測(cè)得的，即I_C=3600A、V_CE=900V。在本測(cè)試中，模塊的關(guān)斷測(cè)試采用R_G，OFF=0.6Ω，L_S=60nH，電壓上升率為3000V/us。優(yōu)化N基區(qū)與SPT緩沖層的結(jié)合，允許集電極電流緩慢的衰減，保證了關(guān)斷過(guò)程軟，沒(méi)有過(guò)高的電壓尖峰或振蕩。圖8給出了相同條件下的開(kāi)通波形。平面SPT+元胞的輸入電容小，允許IGBT電壓在開(kāi)通瞬間迅速下降。由于SPT+二極管的低損耗，典型的開(kāi)通損耗值為1.25J。

圖6V_CE=1700V、T_j=125℃時(shí)，二極管漏電流數(shù)據(jù)

圖73600A/1700V標(biāo)準(zhǔn)HiPak IGBT在T_j=150℃時(shí)關(guān)斷曲線。E_off=1.75J

圖83600A/1700V標(biāo)準(zhǔn)HiPak IGBT 在T_j=150℃時(shí)開(kāi)通曲線。E_on=1.25J

圖93600A/1700V HiPak 標(biāo)準(zhǔn)二極管在T_j=150℃下恢復(fù)波形。E_rec=1.21J.

在標(biāo)稱條件下，二極管的反向恢復(fù)波形如圖9所示。二極管關(guān)斷時(shí)流過(guò)的尾電流足夠短且平滑，從而避免了任何經(jīng)過(guò)二極管和IGBT的電壓振蕩。這允許二極管以di/dt=11400A/us變化率轉(zhuǎn)換，大大減小了IGBT的開(kāi)通損耗。在標(biāo)稱條件下，二極管的恢復(fù)損耗為1.21J。

3.3最大額定值

圖10 顯示了IGBT芯片的非鉗位感性關(guān)斷能力。在本測(cè)試中，一個(gè)3倍于標(biāo)稱值的450A的電流，在一個(gè)大到1.6μH寄生電感、結(jié)溫T_j=150℃條件下，在直流電壓為1300V情況下關(guān)斷。在關(guān)斷過(guò)程中，可以觀測(cè)到一個(gè)2200V的自鉗位過(guò)沖電壓。該芯片經(jīng)受住了動(dòng)態(tài)雪崩條件，并以峰值的730kW/cm²功率成功承受自鉗位工作模式。

圖11 顯示了單二極管芯片在結(jié)溫為T_j=150℃時(shí)的反向恢復(fù)安全工作區(qū)。二極管表現(xiàn)出以峰功率峰水平480kW/cm²通過(guò)Soak測(cè)試的卓越的堅(jiān)固性。

圖10在T_j=150℃時(shí)測(cè)得的IGBT芯片非鉗位關(guān)斷能力

圖11在T_j=150℃條件下測(cè)得的二極管芯片反向恢復(fù)SOA