广泛应用在斩波或逆变电路中,如轨道交通、电动汽车、风力和光伏发电等电力系统以及家电领域。此外,半导体功率模块主要包括igbt器件和fwd,在实际应用中,为了保证半导体功率模块能够保证安全、可靠的工作,通常在半导体功率模块的dcb板上增加电流传感器以及温度传感器,以对半导体功率模块中的器件进行过电流和温度的实时监控,方便电路进行保护。现有技术中主要通过在igbt器件芯片内集成电流传感器,并利用镜像电流检测原理实现电流的实时监控,例如,对于图2中的电流敏感器件,在igbt器件芯片有源区内按照一定面积比如1:1000,隔离开1/1000的源区金属电极作为电流检测的电流传感器1,该电流传感器1的集电极和栅极与主工作区是共用,发射极则是分开的,因此,在电流传感器1的源区金属上引出电流以测试电极,并在外电路中检测测试电极中的电流,从而检测器件工作中电流状态。但是,在上述镜像电流检测中,受发射极引线的寄生电阻和电感产生的阻抗的影响,电流检测精度会降低,因此,现有方法主要采用kelvin连接,如图3所示,当栅极高电平时,电流传感器1与主工作区分别流过电流,电流传感器1的电流流过检测电阻40到主工作区发射区金属后通过主工作区发射极引线到地。 IGBT的开关速度低于MOSFET,但明显高于GTR。青海哪里有SEMIKRON西门康IGBT模块哪家好
因为高速开断和关断会产生很高的尖峰电压,及有可能造成IGBT自身或其他元件击穿。(3)IGBT开通后,驱动电路应提供足够的电压、电流幅值,使IGBT在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。(4)IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关,一般在几欧~几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。(5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IG2BT的保护功能。IGBT的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配,另外,在未采取适当的防静电措施情况下,G—E断不能开路。四、IGBT的结构IGBT是一个三端器件,它拥有栅极G、集电极c和发射极E。IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号如图所示。如图所示为N沟道VDMOSFFT与GTR组合的N沟道IGBT(N-IGBT)的内部结构断面示意图。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,形成丁一个大面积的PN结J1。由于IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子,因而对漂移区电导率进行调制,可仗IGBT具有很强的通流能力。介于P+注入区与N-漂移区之间的N+层称为缓冲区。 青海哪里有SEMIKRON西门康IGBT模块哪里有卖的IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近,饱和压降随栅极电压的增加而降低。
公共栅极单元100与第1发射极单元101和第二发射极单元201之间通过刻蚀方式进行隔开;第二表面上设有工作区域10和电流检测区域20的公共集电极单元200;接地区域30则设置于第1发射极单元101内的任意位置处;电流检测区域20和接地区域30分别用于与检测电阻40连接,以使检测电阻40上产生电压,并根据电压检测工作区域10的工作电流。具体地,工作区域10和电流检测区域20具有公共栅极单元100和公共集电极单元200,此外,电流检测区域20还具有第二发射极单元201和第三发射极单元202,检测电阻40则分别与第二发射极单元201和接地区域30连接。此时,在电流检测过程中,工作区域10由公共栅极单元100提供驱动,以使公共集电极单元200上的电流ic通过第二发射极单元201达到检测电阻40,从而可以在检测电阻40上产生测试电压vs,进而可以根据该测试电压vs检测工作区域10的工作电流。因此,在上述电流检测过程中,电流检测区域20的第二发射极单元201相当于没有公共栅极单元100提供驱动,即对于igbt芯片的电子和空穴两种载流子形成的电流,电流检测区域20的第二发射极单元201只获取空穴形成的电流作为检测电流,从而避免了检测电流受公共栅极单元100的电压的影响。
作为工作区域10和电流检测区域20的公共集电极单元200。此外,当空穴收集区8内设置有沟槽时,如图10所示,此时空穴收集区8中的沟槽与空穴收集区电极金属3接触,即接触多晶硅13。可选的,在图7的基础上,图11为图7中的空穴收集区电极金属3按照b-b’方向的横截图,如图11所示,此时,电流检测区域20的空穴收集区8与空穴收集区电极金属3接触,且,与p阱区7连通;当空穴收集区8通过设置有多晶硅5的沟槽与p阱区7隔离时,横截面如图12所示,此时,如果工作区域10设置有多晶硅5的沟槽终止于空穴收集区8的边缘时,则横截面如图13所示,且,空穴收集区8内是不包含设置有多晶硅5的沟槽的情况。此外,当空穴收集区8内包含设置有多晶硅5的沟槽时,如图14所示,此时,空穴收集区8的沟槽通过p阱区7与工作区域10内的设置有多晶硅5的沟槽隔离,这里空穴收集区8的沟槽与公共集电极金属接触并重合。因此,本发明实施例提供的一种igbt芯片,在电流检测区域20内没有开关控制电级,即使有沟槽mos结构,沟槽中的多晶硅5也与公共集电极单元200接触,且,与公共栅极单元100绝缘。又由于电流检测区域20中的空穴收集区8为p型区,可以与工作区域10的p阱区7在芯片横向上联通为一体。 尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。
本发明实施例还提供了一种半导体功率模块,如图15所示,半导体功率模块50配置有上述igbt芯片51,还包括驱动集成块52和检测电阻40。具体地,如图16所示,igbt芯片51设置在dcb板60上,驱动集成块52的out端口通过模块引线端子521与igbt芯片51中公共栅极单元100连接,以便于驱动工作区域10和电流检测区域20工作;si端口通过模块引线端子521与检测电阻40连接,用于获取检测电阻40上的电压;以及,gnd端口通过模块引线端子521与电流检测区域的第1发射极单元101引出的导线522连接,检测电阻40的另一端还分别与电流检测区域的第二发射极单元201和接地区域连接,从而通过si端口获取检测电阻40上的测量电压,并根据该测量电压检测工作区域的工作电流。本发明实施例提供的半导体功率模块,设置有igbt芯片,其中,igbt芯片上设置有:工作区域、电流检测区域和接地区域;其中,igbt芯片还包括第1表面和第二表面,且,第1表面和第二表面相对设置;第1表面上设置有工作区域和电流检测区域的公共栅极单元,以及,工作区域的第1发射极单元、电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元,其中,第三发射极单元与第1发射极单元连接。 比较高栅源电压受比较大漏极电流限制,其比较好值一般取为15V左右。青海进口SEMIKRON西门康IGBT模块工厂直销
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。青海哪里有SEMIKRON西门康IGBT模块哪家好
分两种情况:②若栅-射极电压UGE<Uth,沟道不能形成,IGBT呈正向阻断状态。②若栅-射极电压UGE>Uth,栅极沟道形成,IGBT呈导通状态(正常工作)。此时,空穴从P+区注入到N基区进行电导调制,减少N基区电阻RN的值,使IGBT通态压降降低。IGBT各世代的技术差异回顾功率器件过去几十年的发展,1950-60年代双极型器件SCR,GTR,GTO,该时段的产品通态电阻很小;电流控制,控制电路复杂且功耗大;1970年代单极型器件VD-MOSFET。但随着终端应用的需求,需要一种新功率器件能同时满足:驱动电路简单,以降低成本与开关功耗、通态压降较低,以减小器件自身的功耗。1980年代初,试图把MOS与BJT技术集成起来的研究,导致了IGBT的发明。1985年前后美国GE成功试制工业样品(可惜后来放弃)。自此以后,IGBT主要经历了6代技术及工艺改进。从结构上讲,IGBT主要有三个发展方向:1)IGBT纵向结构:非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场截止型;2)IGBT栅极结构:平面栅机构、Trench沟槽型结构;3)硅片加工工艺:外延生长技术、区熔硅单晶;其发展趋势是:①降低损耗②降低生产成本总功耗=通态损耗(与饱和电压VCEsat有关)+开关损耗(EoffEon)。 青海哪里有SEMIKRON西门康IGBT模块哪家好
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