具有反向阻断能力的新型 IGBT

本应用笔记介绍了为反向阻断功能而开发的新型 IGBT。应用笔记介绍了新型 IGBT 的应用及其电气特性。

抽象的

开发了一种新的 IGBT，具有反向阻断能力。各种应用都需要此功能，例如电流源逆变器、谐振电路、双向开关或矩阵转换器。本文介绍了单片芯片的技术及其操作行为，在典型电路中使用第一个样本进行测量。

简介：应用

需要用于具有反向阻断能力的单向电流的可控开关的典型电路可分类为：
常规电流源逆变器如图1所示
具有电流源的谐振转换器，如图 2 所示
用于主电流路径中功率半导体软开关的辅助谐振电路
双向开关，例如在矩阵转换器中，如图 3 所示。

图 1 反激


图 2 逆变器


图 3 逆变器

如果IGBT在电压、电流和频率方面都适用，这种开关到目前为止都是由一个没有反向阻断能力的标准IGBT和一个串联二极管组成。相比之下，单片解决方案将提供诸如更少的传导损耗、更低的空间要求和成本等优势。

芯片技术

图 4 NPT IGBT（左）和反向阻断IGBT（右）的芯片结构和符号

图 4（右）显示了反向阻断 IGBT 芯片的横截面示意图。如图所示的单元结构将继续向左，而带有用于结终端的保护环的芯片边缘显示在右侧。几何形状基本上对应于 NPT IGBT，如图 4（左）所示。NPT IGBT 无法在没有场截止的情况下阻止边缘处的显着负击穿。这种限制可以使用隔离扩散技术来克服，隔离扩散技术在晶闸管芯片的生产中是已知的：它允许在芯片边缘折叠反向阻断 IGBT 下 p+ 层，如图 4 右侧所示。这样，p+ – n- 结保留在芯片内，在隔离顶部氧化层下方结束。结点——无论如何都是 IGBT 的一部分——因此被正确端接并能够像 pn 二极管一样阻止反向电压。该措施不会改变芯片有效体积内的结构；因此可以预期——除了能够阻断反向电压之外——反向阻断 IGBT 将表现出与正常 NPT IGBT 类似的操作行为。