СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 IGBT пятого поколения IGBT шестого поколения Вывод эмиттера n-эмиттер Неподключенный паз n + слой накопления заряда n – 1,0 0,77 Пазовый затвор n + буфер p + коллектор Диоды пятого поколения Диоды шестого поколения 1,0 0,48 Катод n – слой n-эмиттер Анод p-слой коллектора Модули IGBT шестого поколения серии NX, в сравнении с аналогами пятого поколения серии А, имеют сле- дующие преимущества [5]: ● примерно на 0,55 В меньшее напря- жение насыщения V ce (sat) (при T j = 125 ° C, I c = 150 A); ● на 25% меньшую энергию выклю- чения E off (14,5 мДж/импульс про- тив 19,4 мДж/импульс при I c = 150 A, V cc = 600 В, T j = 125 ° C); ● на 60% меньший заряд затвора Q g (650 нК/импульс против 1130 нК/ импульс); ● примерно на 0,3 В меньшее прямое напряжение V f на антипараллельных диодах (при I f = 150 А, T j = 125 ° C); ● на 15–18% меньшую общую мощ- ность потерь при частотах переклю- чения 5–10 кГц. В каталоге компании 2014 года пред- ставлено около двухсот типов модулей IGBT нескольких серий в категорияхМР (серийное производство), New (недав- но разработанные приборы), DVLP (раз- рабатываемые приборы, один тип – CM900DUC-24S) и NRND (приборы, не рекомендуемые для использования в новых разработках). Классификаци- онные параметры модулей IGBT кате- гории New приведены в таблице. В дан- ную категорию включенымодули 6/6.1 поколений семейства S, серий NX, NF/A иMPD, выпущенные в 2013–2014 годах. Компания Mitsubishi Electric имеет долю в акционерном капитале компа- нии Powerex Inc. (США), также выпу- скающей силовые полупроводниковые приборы, разработанные MELCO, под однотипными наименованиями. Рас- смотрим особенности некоторых моду- лей IGBT Mitsubishi Electric (Powerex). Модуль СМ600DY-24S – полумост из двух CSTBT IGBT и двух антипарал- лельных диодов в стандартных изо- лированных корпусах, используемых в модулях полумостов Mitsubishi Electric (Powerex) различных серий. На рисун- ке 6 показан внешний вид модулей CM600DY-24A фирмы Powerex (пятое поколение, серия А); габариты кор- пусов 110 × 80 × 29 мм. Модули пред- назначены для приводов двигателей переменного тока, систем управления движением и сервосистем, мощных источников питания и других сило- вых приложений. Основные парамет- ры приборов (исключая приведённые в таблице): ● максимальная температура кристал- лов при кратковременных перегруз- ках – 175 ° С; ● напряжение насыщения V ce (sat) – не более 2,25 В, типовые значения – 1,85 В (при T j = 25 ° C), 2,05 B (при T j = = 125 ° C), 2,1 B (при T j = 150 ° C); ● входная/выходная ёмкости – не более 60/12 нФ; заряд затвора – 1400 нК ( V cc = 600 B, I c = 600 A, V ge = 15 B), сопро- тивление затвора – 3,3 Ом; ● время нарастания/спада импульсов – не более 200/300 нс; время восстанов- ления обратного сопротивления дио- дов trr – не более 300 нс; ● энергия включения/выключения на импульс – 66/80 мДж ( I c = 600 A, V cc = 600 B, V ge = ±15 B, R g = 0, индуктив- ная нагрузка); ● тепловое сопротивление – не более 37 К/кВт (переход IGBT/корпус), 60 К/кВт (переход диода/корпус), 18К/кВт (корпус/теплоотвод с пастой); ● резьба силовых выводов – М6. Модуль CM150RXL-34SA – трёхфазный инвертор с антипараллельными дио- дами, плюс тормозной прерыватель со встроенным терморезистором. Внеш- ний вид прибора показан на рисунке 7, габариты корпуса – 121 × 121 × 17 мм, резьба силовых выводов –М5. Основное назначение модулей – приводы трёхфаз- ных двигателей переменного тока с регу- лировкой скорости вращения. Параме- тры прибора, отличающиеся от пара- метров рассмотренного выше модуля: ● напряжение насыщения V ce (sat) – не более 2,5 В; Рис. 4. Структуры IGBT пятого и шестого поколений Рис. 5. Структуры диодов модулей IGBT Рис. 6. Модуль CM600DY-24A Рис. 7. Модуль СМ150RXL-34SA