СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 Затвор R канала R канала R JFET R n – R n – Cлой накопления заряда p-n-переход p-n-переход Затвор Эмиттер Коллектор Коллектор Эмиттер n + n + n + n + n – n – p p p p тнёрство явилось основой для создания совместного производства в России, призванного локализовать сложное энергетическое оборудование [2]. П ОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ Полупроводниковуюпродукциюком- пании Mitsubishi Electric в России представляет ряд дистрибьюторов в Москве и регионах страны, в том чис- ле ООО «ДИАЛ-КОМПОНЕНТ», ПЛАТАН, СИММЕТРОН и ЭФО. В каталог 2014 года включенышесть категорий полупроводниковых при- боров [3]: ● силовые модули – IGBT, HVIGBT, MOSFET, диодные и тиристорные модули, интеллектуальные силовые модули (IPM, DIPIPM), модули кор- ректоров коэффициента мощности; ● приборы большой мощности – сило- вые выпрямительные диоды и тири- сторы, транзисторные сборки; ● микросхемы и датчики – высоко- вольтные микросхемы, транзистор- ные сборки и датчики; ● ВЧ- и СВЧ-компоненты – GaN, GaAs и кремниевые приборы; ● оптоэлектронные компоненты – лазерные диоды для промышленно- сти, оптоволоконные приборы; ● модулиЖК-дисплеев – стандартные, широкоформатные и специальных форматов. При производстве современных силовых приборов IGBT компания использует технологию CSTBT (Carrier Stored Trench Gate Bipolar Transistor). Данная технология впервые была применена в силовых модулях пято- го поколения (серии А и NF). Стан- дартная планарная структура затвора IGBT, показанная на рисунке 3а, состо- ит из четырёх основных резистивных компонентов: сопротивления канала ( R канала ), области полевого транзистора ( R JFET ), n-слоя ( R n – ) и p-n-перехода ( R PN ). Падение напряжения на сопротивлени- ях R JFET и R n – составляет около 50% от всего напряжения насыщения коллек- тор-эмиттер транзистора V ce (sat). Зада- ча снижения этой резистивной состав- ляющей и была решена с помощью тех- нологии CSTBT (CS – слой накопления носителей, T – пазовый или траншей- ный затвор, BT – биполярный транзи- стор). Структура CSTBT IGBT пятого поко- ления (серия NF) показана на рисун- ке 3б. Она имеет два основных отличия: область JFET полностью удалена за счёт пазовой структуры затвора. В резуль- тате ток может проходить непосред- ственно из канала в область n-слоя, что исключает одну из составляющих паде- ния напряжения. Также введён новый слой накопления носителей, располо- женный вблизи эмиттера и перехваты- вающий движущиеся заряды. В резуль- тате плотность носителей заряда со сто- роны эмиттера увеличивается, а общее сопротивление n-слоя ( R n – ) и падение напряжения на нём уменьшаются. По сравнению с приборами, выполненны- ми по стандартной планарной техно- логии, CSTBT-приборы обеспечивают на 70% меньшее напряжение насыще- ния V ce (sat), что позволяет значитель- но уменьшить статические и динами- ческие потери переключения [4]. Шестое поколение IGBT приборов компании (серии NX, MPD), также выполненное на основе технологии CSTBT, отличается меньшим рассто- янием между пазовыми затворами на кристалле, выращенном на более тон- ких полупроводниковых пластинах. Кроме того, в новых приборах оптими- зирована технология PCM (Plugged Cell Merged), используемая в IGBT с высо- кой плотностью ячеек на кристалле, а также оптимизирован состав доба- вок в слое CS. Структуры IGBT пято- го и шестого поколений показаны на рисунке 4. В модулях шестого поко- ления используются и новые анти- параллельные диоды, показанные на рисунке 5. Рис. 2. Компьютер MELCOM83 Рис. 3. Структура затворов IGBT: а – структура планарного затвора IGBT; б – структура CSTBT IGBT 5-го поколения