eng
Выпуск #9/2015
П.Машевич, В.Мартыненко, Т.Крицкая, В.Мускатиньев, А.Бормотов, М.Тогаев
Современные IGBT-модули на напряжение 1200–1700 В для энергосберегающих электроприводов
Современные IGBT-модули на напряжение 1200–1700 В для энергосберегающих электроприводов
Просмотры: 3042
ОАО “Ангстрем” и ОАО “Электровыпрямитель” в рамках соглашения между предприятиями о стратегическом сотрудничестве в сфере силовой электроники и системотехники провели работы по созданию производства конкурентоспособных IGBT- и FRD-кристаллов на напряжения 1200 и 1700 В и силовых модулей на их основе.
Теги: application characteristics frd crystals frd-кристаллы igbt modules igbt-модули применение характеристики
Технология кристаллов IGBT
Основу силовых модулей на напряжения 1200 и 1700 В, которые производятся в ОАО "Электровыпрямитель, составляют IGBT- и FRD-кристаллы [1, 2]. Они изготавливаются в компании "Ангстрем" на технологической линии, рассчитанной на работу с пластинами кремния диаметром 150 мм. Минимальные топологические размеры – 0,6 мкм. Производительность линии до 10 тыс. пластин c кристаллами IGBT и мощных ДМОП-транзисторов в месяц.
Были проведены исследования различных вариантов конструкции IGBT-кристалла с точки зрения обеспечения минимальных статических и динамических потерь, высокой устойчивости к перегрузкам по току и напряжению. Две последние версии кристаллов IGBT (рис.1), изготовленные по технологии NPT+ с улучшенными свойствами микроячеек, показали хорошие результаты тестирования в IGBT-модулях. В кристаллах IGBT версии 1 (V1) размеры транзисторных микроячеек стандартные, а в кристаллах IGBT версии 2 (V2) они меньше. Данный вариант IGBT-транзистора спроектирован с расчетом на более низкий уровень потерь при переключении и меньший ток короткого замыкания без изменения VCEsat.
Силовые модули
Сборка кристаллов в модули производилась на действующей в компании "Электровыпрямитель" технологической линии с применением узлов и деталей собственного изготовления. Для исследований параметров и характеристик новых IGBT- и FRD-кристаллов использовались стандартные конструкции IGBT-модулей серии MI3 шириной 34 мм и серии MI4 шириной 62 мм, собранные по схеме полумоста.
Электрические характеристики NPT+ IGBT
Для проверки работоспособности кристаллов NPT+ IGBT, оценки их соответствия требованиям применения в промышленных приводах всесторонне исследовались статические и динамические параметры кристаллов в IGBT-модулях в предельных режимах при комнатной и максимально допустимой температурах. Приборы испытывались на устойчивость к выключению с двойного тока нагрузки (RBSOA) и к току короткого замыкания (SCSOA) при переключении с номинального напряжения. Были измерены входные, выходные и передаточные характеристики IGBT-модулей. Исследовались зависимости динамических параметров и энергии потерь в IGBT и FRD от сопротивления входного резистора и тока коллектора при максимальной температуре. Для сравнения приведены результаты испытаний IGBT-модулей, собранных на кристаллах IGBT и FRD других производителей.
Характеристики модулей NPT+ IGBT
на напряжение 1200 В
Статические параметры
Основные статические параметры IGBT-модулей, изготовленных на основе 1200 В кристаллов NPT+ IGBT компании "Ангстрем", практически совпадают с зарубежным NPT-аналогом, а по параметру VСEsat существенно превосходят его (рис.2, 3). Для IGBT версии V2 (по сравнению с IGBT версии V1) характерно более низкое значение напряжения насыщения, которое приближается к значениям, получаемым для IGBT со структурой trench gate.
Динамические параметры
При измерении динамических параметров IGBT и FRD важны схема и условия измерений. Выбранная полумостовая схема измерений обеспечивает такое же взаимодействие между IGBT и антипараллельным диодом при переключении, как и в реальных условиях применения.
Коммутационные характеристики модулей измерялись при напряжении питания 600 В, токе коллектора 50–75 А и температуре Tj = 125°C (рис.4). Величина сопротивления внешнего резистора RG варьировалась в диапазоне от 5 до 33 Ом.
Зависимости динамических параметров IGBT версии V2 и антипараллельного диода An75FRD12 от сопротивления входного резистора и тока коллектора (см. рис.4) позволяют сделать следующий вывод: по мере снижения сопротивления входного резистора (с увеличением di/dt коммутации) уменьшаются практически все времена переключения и их составляющие, кроме времени спада тока коллектора tf, которое в большей степени зависит от физических свойств и толщины n-базы составного p-n-p-транзистора.
Слабая зависимость td (on), tr и td (off) от тока коллектора в диапазоне от 20 до 80 А, а также резкий спад tf по мере увеличения тока коллектора подтверждают, что кристаллы IGBT V2 обладают высокой нагрузочной способностью и, несмотря на сравнительно небольшую активную площадь (79 мм 2), могут быть использованы в качестве единичного 75-амперного кристалла в модулях на токи 75, 150, 300 А и выше.
Энергия потерь при переключении
Этот параметр транзисторов определяет мощность потерь при работе IGBT в частотном режиме. Его можно записать так:
Esw = Eon + Eoff,
где Eon, Eoff – энергия потерь в IGBT соответственно при включении и выключении. Поскольку транзистор работает в модуле в паре с антипараллельным диодом, необходимо учитывать и энергию потерь Erec, выделяющуюся в кристалле FRD во время выключения диода. Суммарная энергия потерь, возникающая в IGBT-модулях с IGBT и антипараллельными FRD при коммутации тока, равна:
Etot = Eon + Eoff + Erec.
На примере IGBT версии V2 показаны зависимости энергии потерь Eon, Eoff и Erec в IGBT-модуле от сопротивления входного резистора (рис.5а) и тока коллектора (рис.5б). На этих же рисунках приведены кривые зависимости Etot = f (Rg, IC). Для сравнения на рис.6 представлены зависимости суммарной энергии потерь Etot от тока коллектора для всех трех исследованных пар IGBT и FRD кристаллов: версия V1/An75FRD12, версия V2/An75FRD12, NPT аналог/FRD EmCon. Можно констатировать, что суммарные динамические потери Etot у пары IGBT V2 и An75FRD12, собранной в модуль по полумостовой схеме, равны и даже немного (примерно на 5%) ниже в диапазоне токов от 60 А до 100 А динамических потерь Etot зарубежного аналога с кристаллами NPT IGBT и FRD EmCon. При этом статические потери у транзисторов версии V2 на 41%, а у версии V1 на 19% ниже статических потерь зарубежного NPT-аналога.
Устойчивость к короткому замыканию
Для применения IGBT-модулей в схемах электропривода важна их устойчивость к короткому замыканию. Характеристики короткого замыкания V1- и V2-версий IGBT проверялись в полумостовой схеме в режиме КЗ первого рода. По представленным осциллограммам токов и напряжений при коротком замыкании IGBT V2 в течение специфицированного времени 10 мкс в режиме VCC = 900 B, RG = 22 Ом, VGE = ±15 В, Tj = 125°C (рис.7а) можно сделать вывод, что транзистор успешно выдержал этот режим короткого замыкания. Одновременно с воздействием тока КЗ транзистор находился под высоким напряжением амплитудой 1100 В (с учетом индуктивного пика при выключении).
Приборы версии V1 ограничивают ток короткого замыкания на уровне четырехкратного номинального тока, формы импульсов токов и напряжений при коротком замыкании IGBT версии V1 при tSC = 40 мкс изображены на рис.7б.
Транзисторы IGBT V1 успешно выдержали испытания, продемонстрировав тем самым высочайшую прочность при коротком замыкании в течение 40 мкс при повышенных напряжении и температуре без ухудшения характеристик.
Характеристики модулей NPT+ IGBT на напряжение 1700 В
Статические параметры
Из анализа прямых ВАХ транзисторов NPT+ IGBT компании "Ангстрем" и NPT-аналога 100 А/1700 В при VGE = 15 В и температурах 25 и 125°C (рис.8) следует вывод, что NPT+ IGBT, так же, как и NPT-аналог, имеет положительный температурный коэффициент напряжения насыщения в диапазоне токов от 10 до 200 А. Это делает возможным легкое параллельное соединение как кристаллов NPT+ IGBT, так и модулей на их основе без специального подбора IGBT. Из полученных результатов следует также, что NPT-аналог имеет более высокие напряжения насыщения в сравнении с новым NPT+ IGBT.
Передаточная характеристика IGBT компании "Ангстрем" (рис.9) показывает изменение тока коллектора транзистора при изменении напряжения на затворе и величину прямой транспроводимости gfs, которая определяется как производная функции IC = f(VGE) при специфицированном коллекторном токе. При токе коллектора 100 А величины gfs у транзисторов NPT+ IGBT и у NPT-аналога одинаковы и составляют приблизительно 50 См.
Динамические параметры
Переходные характеристики переключения модулей измерялись при токе коллектора 100 А, напряжении шины постоянного тока 900 В и температурах 25 и 125°C. Величина сопротивления внешнего резистора RG составила 15 Ом. По результатам измерения характеристик переключения были определены основные динамические параметры NPT+ IGBT и NPT аналога, которые обычно указываются в информационных материалах и документации изготовителя: td (on), tr, td (off), tf. Определялась также суммарная энергия потерь, генерируемая внутри IGBT во время включения и выключения тока коллектора (одиночный импульс). Энергия потерь IGBT на ток 100 А и напряжение 1700 В, измеренные в режиме VCC = 900 В, IC = 100 А, RG = 15 Ом, Tj = 125°C, представлены в таблице.
Энергия потерь при включении и выключении транзисторов NPT+ IGBT и NPT-аналога практически одинакова. Нужно отметить, что радиационным облучением готовых структур NPT+ IGBT можно снизить динамические потери при выключении Eoff. Напряжение насыщения у NPT+ IGBT будет увеличиваться, однако режим облучения можно подобрать таким образом, чтобы VCEsat не превышало значения VCEsat NPT-аналога.
Устойчивость к токам перегрузки
и короткого замыкания
С целью проверки способности IGBT выключить ток перегрузки, значение которого в два раза превышает номинальное (классификационное) значение, проводят испытания на воздействие двойного по величине тока. При этом транзистор должен выдерживать возникающие при резком спаде коллекторного тока перенапряжения и высокие dv/dt, которые могут достигать 10 кВ/мкс.
Транзисторы на 100 А/1700 В успешно выдержали испытания двойным током при напряжении на шине постоянного тока 900 В и максимально допустимой температуре. Перенапряжения, вызванные резким изменением токов при выключении двойного тока коллектора, не превышали 200 В (VCE max < 1100 В).
Характеристики короткого замыкания зависят от следующих факторов: напряжение на затворе VGE, напряжение шины постоянного тока VCC, время короткого замыкания tSC, температура перехода Tj (рис.10). Они обычно специфицируются при напряжении затвора VGE = 15 В. В зависимости от передаточной характеристики рост или уменьшение напряжения на затворе вызывает соответственно повышение или снижение тока короткого замыкания ISC (см. рис.10). Увеличение температуры приводит к снижению тока короткого замыкания транзисторов NPT+ IGBT компании "Ангстрем" и NPT-аналога из-за роста напряжения насыщения (см. рис.10). Причем точка инверсии у аналога расположена на кривой зависимости ISC = f(VGE) при токе 130 А, а у транзистора NPT+ IGBT при токе 300 А. Вследствие этого в рабочем режиме при Tj = 125°C значения токов короткого замыкания у транзистора NPT+ IGBT и NPT-аналога отличаются не более, чем на 50 А.
Из осциллограмм токов и напряжений, снятых при коротком замыкании транзисторов NPT+ IGBT и NPT-аналога в течение специфицированного времени 10 мкс в режиме VCC = 1000 B, RG = 15 Ом, VGE = ±15 В, Tj = 125°C, следует, что транзисторы успешно выдержали этот режим короткого замыкания. Одновременно с воздействием тока КЗ транзисторы находились под высоким напряжением амплитудой 1400 В (с учетом индуктивного пика при выключении).
Проводилась также серия последовательных испытаний NPT+ IGBT при VCC = 1000 В, VGE = ±15 В и Tj = 125°C с длительностью импульсов тока короткого замыкания tSC = 10, 20, 30 и 40 мкс.
Транзисторы 100А/1700В NPT+ IGBT успешно выдержали все испытания SCSOA, продемонстрировав высокую прочность к короткому замыканию при повышенном напряжении и температуре, при длительностях тока, в четыре раза превышающих предельно допустимые значения, без ухудшения характеристик.
* * *
В заключение можно сказать, что новая технология NPT+ IGBT компании "Ангстрем" обеспечивает высокий уровень параметров и характеристик IGBT-модулей с напряжением 1200 и 1700 В: низкие напряжения насыщения, превосходные характеристики переключения и короткого замыкания. Сделан важный шаг к широкому использованию отечественных кристаллов IGBT и модулей на их основе в промышленных применениях.
На основе отечественных кристаллов NPT+ IGBT в компании "Электровыпрямитель" освоено производство серии беспотенциальных IGBT-модулей на напряжение 1200 и 1700 В по схемам полумостов, чопперов и одиночных ключей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Машевич П.Р., Мартыненко В.А., Мускатиньев В.Г., Крицкая Т.Б. и др. Исследования параметров и характеристик обогащено-планарных IGBT с малыми потерями на напряжение 1200 В // Силовая электроника. № 4. 2013. С. 60–65.
2. Машевич П.Р., Мартыненко В.А., Мускатиньев В.Г., Крицкая Т.Б. и др. Параметры и характеристики планарных NPT+ IGBT с повышенной инжекцией на напряжение 1700 В российского производства для применения в силовых модулях большой мощности // Силовая электроника. № 2. 2014. С. 26–32.
Основу силовых модулей на напряжения 1200 и 1700 В, которые производятся в ОАО "Электровыпрямитель, составляют IGBT- и FRD-кристаллы [1, 2]. Они изготавливаются в компании "Ангстрем" на технологической линии, рассчитанной на работу с пластинами кремния диаметром 150 мм. Минимальные топологические размеры – 0,6 мкм. Производительность линии до 10 тыс. пластин c кристаллами IGBT и мощных ДМОП-транзисторов в месяц.
Были проведены исследования различных вариантов конструкции IGBT-кристалла с точки зрения обеспечения минимальных статических и динамических потерь, высокой устойчивости к перегрузкам по току и напряжению. Две последние версии кристаллов IGBT (рис.1), изготовленные по технологии NPT+ с улучшенными свойствами микроячеек, показали хорошие результаты тестирования в IGBT-модулях. В кристаллах IGBT версии 1 (V1) размеры транзисторных микроячеек стандартные, а в кристаллах IGBT версии 2 (V2) они меньше. Данный вариант IGBT-транзистора спроектирован с расчетом на более низкий уровень потерь при переключении и меньший ток короткого замыкания без изменения VCEsat.
Силовые модули
Сборка кристаллов в модули производилась на действующей в компании "Электровыпрямитель" технологической линии с применением узлов и деталей собственного изготовления. Для исследований параметров и характеристик новых IGBT- и FRD-кристаллов использовались стандартные конструкции IGBT-модулей серии MI3 шириной 34 мм и серии MI4 шириной 62 мм, собранные по схеме полумоста.
Электрические характеристики NPT+ IGBT
Для проверки работоспособности кристаллов NPT+ IGBT, оценки их соответствия требованиям применения в промышленных приводах всесторонне исследовались статические и динамические параметры кристаллов в IGBT-модулях в предельных режимах при комнатной и максимально допустимой температурах. Приборы испытывались на устойчивость к выключению с двойного тока нагрузки (RBSOA) и к току короткого замыкания (SCSOA) при переключении с номинального напряжения. Были измерены входные, выходные и передаточные характеристики IGBT-модулей. Исследовались зависимости динамических параметров и энергии потерь в IGBT и FRD от сопротивления входного резистора и тока коллектора при максимальной температуре. Для сравнения приведены результаты испытаний IGBT-модулей, собранных на кристаллах IGBT и FRD других производителей.
Характеристики модулей NPT+ IGBT
на напряжение 1200 В
Статические параметры
Основные статические параметры IGBT-модулей, изготовленных на основе 1200 В кристаллов NPT+ IGBT компании "Ангстрем", практически совпадают с зарубежным NPT-аналогом, а по параметру VСEsat существенно превосходят его (рис.2, 3). Для IGBT версии V2 (по сравнению с IGBT версии V1) характерно более низкое значение напряжения насыщения, которое приближается к значениям, получаемым для IGBT со структурой trench gate.
Динамические параметры
При измерении динамических параметров IGBT и FRD важны схема и условия измерений. Выбранная полумостовая схема измерений обеспечивает такое же взаимодействие между IGBT и антипараллельным диодом при переключении, как и в реальных условиях применения.
Коммутационные характеристики модулей измерялись при напряжении питания 600 В, токе коллектора 50–75 А и температуре Tj = 125°C (рис.4). Величина сопротивления внешнего резистора RG варьировалась в диапазоне от 5 до 33 Ом.
Зависимости динамических параметров IGBT версии V2 и антипараллельного диода An75FRD12 от сопротивления входного резистора и тока коллектора (см. рис.4) позволяют сделать следующий вывод: по мере снижения сопротивления входного резистора (с увеличением di/dt коммутации) уменьшаются практически все времена переключения и их составляющие, кроме времени спада тока коллектора tf, которое в большей степени зависит от физических свойств и толщины n-базы составного p-n-p-транзистора.
Слабая зависимость td (on), tr и td (off) от тока коллектора в диапазоне от 20 до 80 А, а также резкий спад tf по мере увеличения тока коллектора подтверждают, что кристаллы IGBT V2 обладают высокой нагрузочной способностью и, несмотря на сравнительно небольшую активную площадь (79 мм 2), могут быть использованы в качестве единичного 75-амперного кристалла в модулях на токи 75, 150, 300 А и выше.
Энергия потерь при переключении
Этот параметр транзисторов определяет мощность потерь при работе IGBT в частотном режиме. Его можно записать так:
Esw = Eon + Eoff,
где Eon, Eoff – энергия потерь в IGBT соответственно при включении и выключении. Поскольку транзистор работает в модуле в паре с антипараллельным диодом, необходимо учитывать и энергию потерь Erec, выделяющуюся в кристалле FRD во время выключения диода. Суммарная энергия потерь, возникающая в IGBT-модулях с IGBT и антипараллельными FRD при коммутации тока, равна:
Etot = Eon + Eoff + Erec.
На примере IGBT версии V2 показаны зависимости энергии потерь Eon, Eoff и Erec в IGBT-модуле от сопротивления входного резистора (рис.5а) и тока коллектора (рис.5б). На этих же рисунках приведены кривые зависимости Etot = f (Rg, IC). Для сравнения на рис.6 представлены зависимости суммарной энергии потерь Etot от тока коллектора для всех трех исследованных пар IGBT и FRD кристаллов: версия V1/An75FRD12, версия V2/An75FRD12, NPT аналог/FRD EmCon. Можно констатировать, что суммарные динамические потери Etot у пары IGBT V2 и An75FRD12, собранной в модуль по полумостовой схеме, равны и даже немного (примерно на 5%) ниже в диапазоне токов от 60 А до 100 А динамических потерь Etot зарубежного аналога с кристаллами NPT IGBT и FRD EmCon. При этом статические потери у транзисторов версии V2 на 41%, а у версии V1 на 19% ниже статических потерь зарубежного NPT-аналога.
Устойчивость к короткому замыканию
Для применения IGBT-модулей в схемах электропривода важна их устойчивость к короткому замыканию. Характеристики короткого замыкания V1- и V2-версий IGBT проверялись в полумостовой схеме в режиме КЗ первого рода. По представленным осциллограммам токов и напряжений при коротком замыкании IGBT V2 в течение специфицированного времени 10 мкс в режиме VCC = 900 B, RG = 22 Ом, VGE = ±15 В, Tj = 125°C (рис.7а) можно сделать вывод, что транзистор успешно выдержал этот режим короткого замыкания. Одновременно с воздействием тока КЗ транзистор находился под высоким напряжением амплитудой 1100 В (с учетом индуктивного пика при выключении).
Приборы версии V1 ограничивают ток короткого замыкания на уровне четырехкратного номинального тока, формы импульсов токов и напряжений при коротком замыкании IGBT версии V1 при tSC = 40 мкс изображены на рис.7б.
Транзисторы IGBT V1 успешно выдержали испытания, продемонстрировав тем самым высочайшую прочность при коротком замыкании в течение 40 мкс при повышенных напряжении и температуре без ухудшения характеристик.
Характеристики модулей NPT+ IGBT на напряжение 1700 В
Статические параметры
Из анализа прямых ВАХ транзисторов NPT+ IGBT компании "Ангстрем" и NPT-аналога 100 А/1700 В при VGE = 15 В и температурах 25 и 125°C (рис.8) следует вывод, что NPT+ IGBT, так же, как и NPT-аналог, имеет положительный температурный коэффициент напряжения насыщения в диапазоне токов от 10 до 200 А. Это делает возможным легкое параллельное соединение как кристаллов NPT+ IGBT, так и модулей на их основе без специального подбора IGBT. Из полученных результатов следует также, что NPT-аналог имеет более высокие напряжения насыщения в сравнении с новым NPT+ IGBT.
Передаточная характеристика IGBT компании "Ангстрем" (рис.9) показывает изменение тока коллектора транзистора при изменении напряжения на затворе и величину прямой транспроводимости gfs, которая определяется как производная функции IC = f(VGE) при специфицированном коллекторном токе. При токе коллектора 100 А величины gfs у транзисторов NPT+ IGBT и у NPT-аналога одинаковы и составляют приблизительно 50 См.
Динамические параметры
Переходные характеристики переключения модулей измерялись при токе коллектора 100 А, напряжении шины постоянного тока 900 В и температурах 25 и 125°C. Величина сопротивления внешнего резистора RG составила 15 Ом. По результатам измерения характеристик переключения были определены основные динамические параметры NPT+ IGBT и NPT аналога, которые обычно указываются в информационных материалах и документации изготовителя: td (on), tr, td (off), tf. Определялась также суммарная энергия потерь, генерируемая внутри IGBT во время включения и выключения тока коллектора (одиночный импульс). Энергия потерь IGBT на ток 100 А и напряжение 1700 В, измеренные в режиме VCC = 900 В, IC = 100 А, RG = 15 Ом, Tj = 125°C, представлены в таблице.
Энергия потерь при включении и выключении транзисторов NPT+ IGBT и NPT-аналога практически одинакова. Нужно отметить, что радиационным облучением готовых структур NPT+ IGBT можно снизить динамические потери при выключении Eoff. Напряжение насыщения у NPT+ IGBT будет увеличиваться, однако режим облучения можно подобрать таким образом, чтобы VCEsat не превышало значения VCEsat NPT-аналога.
Устойчивость к токам перегрузки
и короткого замыкания
С целью проверки способности IGBT выключить ток перегрузки, значение которого в два раза превышает номинальное (классификационное) значение, проводят испытания на воздействие двойного по величине тока. При этом транзистор должен выдерживать возникающие при резком спаде коллекторного тока перенапряжения и высокие dv/dt, которые могут достигать 10 кВ/мкс.
Транзисторы на 100 А/1700 В успешно выдержали испытания двойным током при напряжении на шине постоянного тока 900 В и максимально допустимой температуре. Перенапряжения, вызванные резким изменением токов при выключении двойного тока коллектора, не превышали 200 В (VCE max < 1100 В).
Характеристики короткого замыкания зависят от следующих факторов: напряжение на затворе VGE, напряжение шины постоянного тока VCC, время короткого замыкания tSC, температура перехода Tj (рис.10). Они обычно специфицируются при напряжении затвора VGE = 15 В. В зависимости от передаточной характеристики рост или уменьшение напряжения на затворе вызывает соответственно повышение или снижение тока короткого замыкания ISC (см. рис.10). Увеличение температуры приводит к снижению тока короткого замыкания транзисторов NPT+ IGBT компании "Ангстрем" и NPT-аналога из-за роста напряжения насыщения (см. рис.10). Причем точка инверсии у аналога расположена на кривой зависимости ISC = f(VGE) при токе 130 А, а у транзистора NPT+ IGBT при токе 300 А. Вследствие этого в рабочем режиме при Tj = 125°C значения токов короткого замыкания у транзистора NPT+ IGBT и NPT-аналога отличаются не более, чем на 50 А.
Из осциллограмм токов и напряжений, снятых при коротком замыкании транзисторов NPT+ IGBT и NPT-аналога в течение специфицированного времени 10 мкс в режиме VCC = 1000 B, RG = 15 Ом, VGE = ±15 В, Tj = 125°C, следует, что транзисторы успешно выдержали этот режим короткого замыкания. Одновременно с воздействием тока КЗ транзисторы находились под высоким напряжением амплитудой 1400 В (с учетом индуктивного пика при выключении).
Проводилась также серия последовательных испытаний NPT+ IGBT при VCC = 1000 В, VGE = ±15 В и Tj = 125°C с длительностью импульсов тока короткого замыкания tSC = 10, 20, 30 и 40 мкс.
Транзисторы 100А/1700В NPT+ IGBT успешно выдержали все испытания SCSOA, продемонстрировав высокую прочность к короткому замыканию при повышенном напряжении и температуре, при длительностях тока, в четыре раза превышающих предельно допустимые значения, без ухудшения характеристик.
* * *
В заключение можно сказать, что новая технология NPT+ IGBT компании "Ангстрем" обеспечивает высокий уровень параметров и характеристик IGBT-модулей с напряжением 1200 и 1700 В: низкие напряжения насыщения, превосходные характеристики переключения и короткого замыкания. Сделан важный шаг к широкому использованию отечественных кристаллов IGBT и модулей на их основе в промышленных применениях.
На основе отечественных кристаллов NPT+ IGBT в компании "Электровыпрямитель" освоено производство серии беспотенциальных IGBT-модулей на напряжение 1200 и 1700 В по схемам полумостов, чопперов и одиночных ключей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Машевич П.Р., Мартыненко В.А., Мускатиньев В.Г., Крицкая Т.Б. и др. Исследования параметров и характеристик обогащено-планарных IGBT с малыми потерями на напряжение 1200 В // Силовая электроника. № 4. 2013. С. 60–65.
2. Машевич П.Р., Мартыненко В.А., Мускатиньев В.Г., Крицкая Т.Б. и др. Параметры и характеристики планарных NPT+ IGBT с повышенной инжекцией на напряжение 1700 В российского производства для применения в силовых модулях большой мощности // Силовая электроника. № 2. 2014. С. 26–32.
Отзывы читателей
