Nexperia凭借600 V器件进入IGBT市场

在电力电子设计中，开发人员不断寻找传统功率MOSFET的替代品。其中，碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN) FET等新材料和新技术为功率晶体管的可能性注入了新的活力。

除了这些新材料外，绝缘栅双极晶体管(IGBT)这一较老的技术在电力电子领域仍占有重要地位。本周，Nexperia首次进入IGBT市场，推出了一系列新的600 V设备。本文将介绍IGBT、trench-gate设备和Nexperia的新产品系列。

什么是IGBT?

IGBT是一种广泛应用于电力电子领域的器件。作为两种晶体管类型(BJT和MOSFET)的混合体，IGBT将MOSFET的高输入阻抗和高速开关与BJT的低饱和电压结合起来，创造出了更好的晶体管。

在电路设计层面，IGBT由四层P型和N型半导体材料交替组成。栅极终端通过一层薄薄的二氧化硅与器件的其余部分绝缘，因此得名“绝缘栅极”。施加在栅极上的电压可调制器件的电导率，使其能够用小的输入信号控制大量的功率。这使得IGBT对于需要高功率处理和精确控制的应用非常有用。

基于许多原因，IGBT在电力电子领域得到了广泛应用。首先，该器件的绝缘栅极可以有效地控制高功率水平，这在许多工业应用中至关重要，如电机驱动、电源和可再生能源系统。除此之外，快速开关能力使其适用于需要快速变化功率水平的应用，例如电动汽车和高频逆变器。

TGFS(Trench Gate Field-stop)结构

在IGBT领域，为器件提供另一种性能水平的体系结构是沟槽栅场阻(TGFS)体系结构。

TGFS的结构包括在器件的硅上蚀刻沟槽，并用栅极材料填充沟槽，通常是多晶硅。沟槽栅极结构取代了传统IGBT中的平面栅极结构，增加了沟道密度，从而降低了导通电压降，提高了器件的导通特性。

TGFS的“Field-stop”指的是靠近收集器的另一个N层。这个N层使得附近N漂移层中的电场在到达P+集电极时突然下降。

与传统的平面IGBT相比，TGFS IGBT中沟槽栅和场阻技术的结合为器件提供了卓越的性能。它们表现出更低的传导和开关损耗，从而在保持高击穿电压的同时提高整体效率。

Nexperia首次进入IGBT

本周，Nexperia首次进入IGBT市场，推出了一系列新的IGBT设备。

新器件是600 V解决方案，范围在中速(M3)和高速(H3)交换能力之间。值得注意的是，该系列器件采用载流子存储、沟槽栅、场阻结构，具有低传导损耗和强大的性能。据Nexperia介绍，M3线具有低传导损耗和开关损耗的特点，适用于要求开关速度低于20 kHz的应用；而H3线可以高效实现高达50 kHz的应用。

该系列中新器件的一个例子是NGW30T60M3DF，一个30 A, 600 V的IGBT。该器件的最高结温可达175℃，短路耐受时间为5µs，专为工业设备的电机驱动等应用而设计。