Diotec vstupuje na trh IGBT

Diotec: Víc než jen diody – expanze na trh IGBT

Diotec, to už nejsou jen diody, ale také MOSFET, IGBT a SiC tranzistory. Co se týče novinky – IGBT tranzistorů v portfoliu –, aktuálně výrobce nabízí IGBT v pouzdru TO-247-3 a TO-247-4, umožňující spínání do 75 A při 650 V a do 40 A při 1350 V při teplotě čipu 100 °C. Uvedení na trh IGBT s 115 A/650 V a 100 A/1200 V plánuje během letošního roku.

Struktura IGBT buňky 

Obrázek 1 níže ukazuje příklad průřezu jedné IGBT buňky s vertikálním hradlem (trench gate) a vrstvou, která zvyšuje strmost poklesu elektrického pole uvnitř čipu (field-stop vrstva). Buňka je široká typicky 2 až 10 μm. Křemíkový IGBT čip integruje několik milionů buněk, což mu umožňuje spínat proudy řádově ve stovkách ampérů. Typická tloušťka IGBT čipu pro spínání napětí 650 V je v rozsahu 65–75 μm.

Malé n– znamená slabě dopovaný polovodič typu n, n – normálně dopovaný a n+ silně dopovaný. Stejná konvence platí i pro polovodiče typu p.

IGBT na obrázku 1 umožňuje jednoduché přidání antiparalelní diody. Spodní oblast p+ je rozdělená na po sobě jdoucí oblasti p+ a n+ připojené ke kolektoru. Vznikne tak dioda se strukturou p+, p–, n–, n, n+.

Náhradní schéma IGBT

Rd představuje odpor driftové oblasti n– a Rb představuje součet odporů p– a p+ oblastí.

Princip činnosti je jednoduchý: kladné napětí mezi hradlem G a emitorem E sepne MOSFET Q1, který zapne PNP tranzistor Q2. IGBT obsahuje také parazitní NPN tranzistor Q3.

Teoreticky by velmi vysoký emitorový proud mohl způsobit dostatečný pokles napětí na Rb k sepnutí parazitního NPN tranzistoru Q3. Pokud by k tomu došlo, PNP tranzistor Q2 by zůstal sepnutý (latch-up), nedala by se přerušit jeho činnost vypnutím MOSFET Q1 a IGBT by se mohl zničit přehřátím. V moderních IGBT však tomu brání optimalizace úrovní dopování a geometrie různých oblastí.

Tří- vs. čtyřvývodové pouzdro

IGBT čip je připojený k pouzdru pomocí propojovacích vodičů (bond wires), které mají jako každý vodič odpor a indukčnost. Vývody pouzdra přidávají do elektrického obvodu další odpor a indukčnost. Během zapínání a vypínání IGBT dochází k rychlým a velkým změnám proudu, které na indukčnosti vytvářejí napětí Ve = L*di/dt a ovlivňují tak budící napětí Vge. Během zapínání IGBT je Vge = Vg – Ve, což zpomaluje zapínání a zvyšuje spínací ztráty. Podobně je při vypínání Vge = Vg + Ve, což zpomaluje vypínání IGBT a zvyšuje spínací ztráty.

Čtyřvývodové pouzdro TO-247-4L přidává pro emitor dodatečný přepojovací vodič a vývod. IGBT budič je potom zapojený mezi hradlo G a tento vývod. Proud budiče je mnohem menší než proud, který IGBT spíná, proto indukčnost přidaných vodičů ovlivňuje Vge v mnohem menší míře.

IGBT společnosti Diotec

Všechny v současnosti vyráběné IGBT Diotec používají trench gate field-stop strukturu a obsahují antiparalelní diodu.

IGBT jsou dostupné ve třech rychlostních kategoriích, které mají typové označení písmenem S, M nebo F.

• S – do 20 kHz (rezonanční spínání)
• M – do 50 kHz (středně rychlé spínání)
• F – do 100 kHz (rychlé spínání)

Aktuální nabídka Diotec obsahuje 7 IGBT. Diotec uvede brzy na trh dalších 17 IGBT a v blízké budoucnosti přidá IGBT v SMD pouzdrech.

Aplikace

• indukční ohřev – pro varné desky a průmyslové aplikace (S)
• měniče pro pohon motorů – pro elektrická vozidla, spotřebiče (F)
• solární invertory (M)
• nepřerušitelný zdroj napájení (UPS) (M)
• vytápění pomocí topných těles s kladným teplotním koeficientem (PTC) (M)
• korekce účiníku (PFC) (F)
• svařovací stroje (F, M)

Široké portfolio diod a tranzistorů od výrobce Diotec najdete v našem sortimentu na skladě. Další typy vám rádi zajistíme za výhodných podmínek přímo od výrobce na objednávku.