英飞凌第四代IGBT模块特性

英飞凌第四代IGBT模块特性英飞凌第4代IGBT芯片技术-IGBT4 IGBT4模块封装

IGBT4：基于IGBT3技术

IGBT4：基于IGBT3技术，按应用优化特性

分别针对小、中、大功率应用而设计的三种IGBT4芯片

小功率IGBT4–T4

为中、小功率应用设计

用于中、小功率模块

在T3的基础上

- 提升开关速度

- 使关断波形更平滑一些

电压等级：1200V

适用开关频率：≤20kHz

配用小功率EmCon4二极管

中功率IGBT4–E4

为中、大功率应用优化设

用于中、大功率模块

在E3的基础上

- 提升开关速度

- 使关断波形更平滑一些

电压等级：1200V，1700V

适用开关频率：≤8kHz

配用中功率EmCon4二极管

大功率IGBT4–P4

为大功率应用优化设计

用于大功率模块

在E3的基础上

- 使关断过程“软”

- 降低关断速度

电压等级：1200V，1700V

适用开关频率：≤3kHz

配用大功率EmCon4二极管

IGBT4（1200V）：特征参数的调整：

饱和电压

T4-小功率IGBT4：开关能耗低于T3 （提高了开关速度）

E4-中功率IGBT4：开关能耗低于E3 （提高了开关速度）

P4-大功率IGBT4：开关能耗高于E3 （降低了关断速度，使关断“柔软”）关断过程对比：T4的波形比T3的平滑一些

测试条件：Ls=200nH（极大），Ic=150A（Ic,nom=300A），Vdc=400V/450V/500V，Tj=25°C

IGBT4（1200V）：中功率E4

关断过程对比：E4的波形比E3平滑一些

测试条件：Ic=Ic,nom=450A，Vdc=800V/900V（仅供测试），Tj=25°C

IGBT4（1200V）：大功率P4

关断过程对比：P4（及EmCon4）呈现明显的“软”特性

IGBT4（1700V）：大功率P4

关断过程：对比IGBT3（E3），P4呈现明显的“软”特性

关断过程：对比IGBT2（KF6C），P4呈现较“软”特性，且关断能耗较小

IGBT4模块：Tvjop,max = 150°C！

概念：在开关工作条件下，IGBT4模块的最高允许结温规格为 150°C，比

IGBT3/IGBT2模块（1200V和1700V）的规格提高了25°C！

出发点：适应芯片小型化（Rthjc，ΔTjc[=PLoss×Rthjc]）

实现：IGBT4模块内部焊线工艺的改进

可靠性因素：焊线工艺决定了模块的可靠性指标之一-功率循环（PC）次数。PC次数与结温有关，在相同的结温摆幅下，结温越高，PC次数越低。要提高结温规格，必须改进焊线工艺，才能保证模块用于更高的结温时，其PC次数（使用寿命）不减。

结果：

1）IGBT4模块的可靠性（PC次数）大幅增加

2）IGBT4模块的电流输出能力增大（应用功率增加）

3）以较小的封装尺寸实现相同的电流规格（功率密度增加）

IGBT4模块的可靠性：功率循环（PC）次数：

IGBT4模块的150°C最高允许工作结温，源于内部焊线工艺的改进，使其可靠性指标-功率周次（PC）数大幅增加！

IGBT4模块（小、中、大功率）：

IGBT4芯片技术-小结

基于沟槽栅+场终止结构，1200V和1700V；

1200V三种类型：小功率T4、中功率E4、大功率P4；

1700V两种类型：中功率E4、大功率P4；

P4实现软关断特性的明显提升，关断时电压尖峰小，无振荡；

T4和E4提高关断速度，开关频率较高时输出能力优于T3和E3；

配用反向恢复特性更“软”的EmCon4续流二极管；

饱和电压正温度系数，10μs短路承受时间不变。IGBT4模块-小结

150°C 最高允许工作结温

模块的可靠性（PC次数）大幅增加

模块的电流输出能力增大（应用功率 ）

以较小的封装尺寸实现相同的电流规格（功率密度 ）在相同的封装尺寸内实现更高的电流规格（功率密度 ）电流规格定义在更高的壳温条件下

两种管脚形式：焊接式，压接式

符合RoHS标准的绿色产品