IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件,通过采取增强注入的结构实现了低通态电压,使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。 IEGT具有作为MOS系列电力电子器件的潜在发展前景,具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点,以及采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性,使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜力。另外,通过模块封装方式还可提供众多派生产品,在大、中容量变换器应用中被寄予厚望。 日本东芝开发的IECT利用了“电子注入增强效应”,具有低饱和压降,宽安全工作区,低栅极驱动功率和较高的工作频率。器件采用平板压接式电极引出结构,可靠性高。 1. IGBT的截面结构和限制集电极-发射极电压的因素 2. IEGT栅极结构的特点和注入增强效果 : IEGT具有与IGBT相似的结构,但是其栅极相比IGBT的栅极更深更宽。该结构增加了栅极至发射极的电阻,从而阻止了载流子通过发射极侧。因此,N基极区中发射极附近的载流子浓度增加。因为这一现象与载流子注入和积聚具有相同的效果,所以也被称为注入增强效果。即便是在高集电极-发射极电压的条件下,该槽栅结构也有助于减小压降。发射极附近的载流子浓度增加。因此电子注入增加,进而降低了导通电压。IEGT是一种利用电压驱动来控制大电流的大功率器件,通过设计IGBT发射极的元素结构,改善了因集电极-发射极电压的升高而使通态电压急剧升高的现象。 『东芝研发出全球首款4.5-kV双栅极反向传导栅极注入增强型晶体管(RC-IEGT)。其导通关断时的总功耗(开关损耗)比传统单栅极结构降低24%。功率器件是供电和管理电源的组件,对于降低各种电子设备功耗和实现碳中和社会至关重要。在全球脱碳和节能的趋势下,IEGT被广泛用于大功率逆变器和高压直流输电等需要大电流、高能效,以及更低功率损耗的应用。由于在IEGT开启时降低损耗(导通损耗)增加开关损耗,因此很难降低IEGT功耗。东芝开发了一种4.5kV双栅极RC-IEGT,其空穴控制栅极(CG)与主栅极(MG)分离。与单栅极器件中的反向恢复相比,这种方法通过在关断和注入之前控制空穴提取来降低损耗。在IEGT模式下,电流从基板的背面流向正面,CG关断之后MG关断,减少基板中累积的空穴,降低关断损耗。在二极管模式下,电流从基板正面流向背面,MG和CG在反向恢复之前同时导通,减少了基板中累积的电子,减少了反向恢复损耗。新开发的双栅极RC-IEGT结合栅极控制技术,关断和导通损耗分别比传统单栅极结构降低24%和18%,反向恢复损耗降低32%。因此,实际测量值中总开关损耗降低24%,而导通损耗没有任何增加。』(作者:东芝;出处:網址) 新型双栅极RC-IEGT结构
实际测量的开关波形(东芝测试结果)实际测量的开关损耗下降(东芝测试结果)
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