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什么是IGBT模块

信息来源于:互联网 发布于:2025-10-21

   IGBT模块(绝缘栅双极型晶体管)是由IGBT芯片与续流二极管通过电路封装形成的复合功率半导体器件,兼具MOSFET高输入阻抗和双极型晶体管低导通压降特性。该模块采用基板、陶瓷覆铜层与散热结构封装,包含驱动电路、保护电路等组件,电压覆盖600V-6500V,电流达3600A,主要应用于新能源汽车电机控制、光伏逆变器、轨道交通牵引变流器及智能电网系统。
模块封装工艺分为焊接式与压接式,技术演进涵盖载流子储存技术、沟槽栅设计等,第七代微沟槽栅技术通过芯片结构优化降低损耗。安装时需处理散热接触面并涂覆导热硅脂,配合温度感应器实现过热保护。国内株洲时代电气建成首条8英寸芯片生产线,比亚迪、西安永电电气等厂商实现6500V高压模块国产化,振华永光研制出第七代1200V/900A功率模块,贝茵凯推出全系列第七代IGBT芯片。全球市场由英飞凌、三菱等企业主导,安森美推出基于场截止第7代技术的QDual3功率模块并缩减散热器尺寸,比亚迪、斯达半导、中车时代跻身全球车用IGBT市场前十。宏微科技与瀚海聚能签署战略合作协议,在可控核聚变实验装置主电源系统中采用国产功率模块。
发展历史
1979年,MOS栅功率开关器件作为IGBT概念的先驱即已被介绍到世间。这种器件表现为一个类晶闸管的结构(P-N-P-N四层组成),其特点是通过强碱湿法刻蚀工艺形成了V形槽栅。
80年代初期,用于功率MOSFET制造技术的DMOS(双扩散形成的金属-氧化物-半导体)工艺被采用到IGBT中来。[2]在那个时候,硅芯片的结构是一种较厚的NPT(非穿通)型设计。后来,通过采用PT(穿通)型结构的方法得到了在参数折衷方面的一个显著改进,这是随着硅片上外延的技术进步,以及采用对应给定阻断电压所设计的n+缓冲层而进展的[3]。几年当中,这种在采用PT设计的外延片上制备的DMOS平面栅结构,其设计规则从5微米先进到3微米。
90年代中期,沟槽栅结构又返回到一种新概念的IGBT,它是采用从大规模集成(LSI)工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺,但仍然是穿通(PT)型芯片结构。[4]在这种沟槽结构中,实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。
硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变,先是采用非穿通(NPT)结构,继而变化成弱穿通(LPT)结构,这就使安全工作区(SOA)得到同表面栅结构演变类似的改善。
这次从穿通(PT)型技术先进到非穿通(NPT)型技术,是最基本的,也是很重大的概念变化。这就是:穿通(PT)技术会有比较高的载流子注入系数,而由于它要求对少数载流子寿命进行控制致使其输运效率变坏。另一方面,非穿通(NPT)技术则是基于不对少子寿命进行杀伤而有很好的输运效率,不过其载流子注入系数却比较低。进而言之,非穿通(NPT)技术又被软穿通(LPT)技术所代替,它类似于某些人所谓的“软穿通”(SPT)或“电场截止”(FS)型技术,这使得“成本—性能”的综合效果得到进一步改善。
1996年,CSTBT(载流子储存的沟槽栅双极晶体管)使第5代IGBT模块得以实现[6],它采用了弱穿通(LPT)芯片结构,又采用了更先进的宽元胞间距的设计。包括一种“反向阻断型”(逆阻型)功能或一种“反向导通型”(逆导型)功能的IGBT器件的新概念正在进行研究,以求得进一步优化。
IGBT功率模块采用IC驱动,各种驱动保护电路,高性能IGBT芯片,新型封装技术,从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。PIM向高压大电流发展,其产品水平为1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于变频调速外,600A/2000V的IPM已用于电力机车VVVF逆变器。平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB,用于舰艇上的导弹发射装置。IPEM采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB,大大降低电路接线电感,提高系统效率,现已开发成功第二代IPEM,其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为IGBT发展热点。
大电流高电压的IGBT已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,已制造出集成化的IGBT专用驱动电路。其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。

国产SMT贴片机品牌
路远产品包括:
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