IGBT功率模塊采用封裝技術集成驅動、保護電路和高能芯片一起的模塊,已經從復合功率模塊PIM發展到了智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM等。
IGBT單管和IGBT功率模塊的定義不同:
IGBT單管:分立IGBT,封裝較模塊小,電流通常在50A以下,常見有TO247、TO3P等封裝。
IGBT模塊:塊化封裝就是將多個IGBT集成封裝在一起,即模塊化封裝的IGBT芯片。常見的有1in1,2in1,6in1等。
PIM模塊:集成整流橋+制動單元(PFC)+三相逆變(IGBT橋);
IPM模塊:即智能功率模塊,集成門級驅動及保護功能(熱保護,過流保護等)的IGBT模塊。
IGBT單管和IGBT功率模塊的結構不同
IGBT單管為一個N 溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構, N+ 區稱為源區,附于其上的電極稱為源極。P+ 區稱為漏區。器件的控制區為柵區,附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源之間的P 型區(包括P+ 和P 一區)(溝道在該區域形成),稱為亞溝道區( Subchannel region )。而在漏區另一側的P+ 區稱為漏注入區( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能區,與漏區和亞溝道區一起形成PNP 雙極晶體管,起發射極的作用,向漏極注入空穴,進行導電調制,以降低器件的通態電壓。附于漏注入區上的電極稱為漏極。 IGBT 的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP 晶體管提供基極電流,使IGBT 導通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT 關斷。IGBT 的驅動方法和MOSFET 基本相同,只需控制輸入極N一溝道MOSFET ,所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET 的溝道形成后,從P+ 基極注入到N 一層的空穴(少子),對N 一層進行電導調制,減小N 一層的電阻,使IGBT 在高電壓時,也具有低的通態電壓。
IGBT單管產品圖
IGBT單管結構圖
IGBT功率模塊采用IC驅動,各種驅動保護電路,高性能IGBT芯片,新型封裝技術,從復合功率模塊PIM發展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發展,其產品水平為1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于變頻調速外,600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的導彈發射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB,大大降低電路接線電感,提高系統效率,現已開發成功第二代IPEM,其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發展熱點。
IGBT模塊產品圖
IGBT模塊產品圖
GBT模塊封裝結構圖