Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Компел

2010: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2009: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2008: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2007: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
2005: 
1, 2, 3

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал "Новости Электроники", номер 7, 2007 год.

Транзисторы Trench IGBT шестого поколения

Владимир Башкиров
Trench IGBT шестого поколения от компании Intrnational Rectifier это существенно улучшенные технические характеристики и надежность в сочетании с привлекательной ценой. Оцените их преимущества при производстве промышленных и бытовых проводов мощностью до нескольких киловатт, а также в промышленных источниках питания.

 

 

 

Особенности технологии и преимущества по отношению к предыдущим поколениям IGBT

Основные отличия в характеристиках транзисторов нового и предыдущих поколений обусловлены особенностями строения кристалла. Новые IGBT шестого поколения относятся к типу DS (Depletion Stop) Trench IGBT. Кристалл такого транзистора содержит вертикально расположенный затвор и слой, блокирующий носители (depletion stop) (рис. 1).

Эволюция кристалла IGBT

Рис. 1. Эволюция кристалла IGBT

Эволюция комплексной эффективности поколений IGBT
Рис. 2. Эволюция комплексной эффективности поколений IGBT

Лучшие тепловые характеристики транзисторов этого типа достигаются за счет минимальной толщины (70 мкм) пластин. Благодаря применению технологии trench, затвор расположен вертикально, что способствует существенному снижению площади ячейки. У транзисторов шестого поколения площадь ячейки меньше по сравнению с предыдущими поколениями на 40%. Благодаря этому кристалл становится более компактным или существенно возрастает ток транзистора (до 60%) при равноценной площади кристалла. У вертикального затвора, в отличие от планарного, отсутствуют горизонтальные участки протекания тока. Ток течет к коллектору по кратчайшему пути, что обеспечивает снижение потерь на проводимость. В этом отношении транзисторы IR схожи с аналогами других производителей, но отличаются от них тем, что обладают более высокой комплексной эффективностью. А благодаря самому низкому уровню потерь всех видов, Trench IGBT занимают первое место и среди IGBT, производимых компанией.

Самое низкое падение на транзисторе в открытом состоянии позволяет рекомендовать их в качестве наиболее эффективных приборов для приложений, где потери на проводимость являются превалирующим фактором.

Вследствие расширения диапазона рабочих частот ШИМ, учет потерь на переключение в транзисторах при проектировании современных импульсных источников питания и электропривода играет не меньшую роль, чем учет потерь на проводимость. До последнего времени предлагаемые на рынке Trench IGBT по этому показателю уступали NPT IGBT по потерям на переключение и по их суммарной мощности. Trench IGBT 6-го поколения производства IR разрабатывались так, чтобы все составляющие потерь на переключение были лучше, чем у предшественников. Энергия включения у них до 25% ниже, чем у PT IGBT поколения 4 и NPT IGBT поколения 5 во всем диапазоне токов коллектора. Основная доля в балансе потерь на переключение, благодаря наличию так называемого «хвоста», приходится на процесс выключения IGBT. У новых Trench IGBT путем уменьшения длины «хвоста» удалось сделать траекторию переключения более плавной, чем у NPT IGBT. Благодаря этому энергия выключения стала ниже на 10...20%, чем у NPT IGBT. Благодаря перечисленным преимуществам, а также более низкому заряду затвора (потери на управление), с появлением новых Trench IGBT отпала необходимость применять широкую номенклатуру транзисторов различных частотных диапазонов, оптимизированных для узкоспециализированных задач. То есть новые транзисторы являются универсальным средством решения широкого круга проблем.

Жесткие современные ограничения мощности помех, генерируемых преобразовательными устройствами, делают это показатель одним из самых актуальных. Низкий уровень излучаемых помех позволяет применять менее дорогие и более компактные сетевые фильтры, то есть понизить стоимость изделия. Уровень помех определяется плавностью изменения тока в режиме выключения на хвостовом участке.

Благодаря более компактным размерам ячейки и пониженным потерям, нагрузочная способность по току для кристалла с площадью, равной площади кристалла с планарным затвором, может повышаться до 60%. Более высокая токовая отдача Trench IGBT позволяет помещать кристаллы в компактные и менее дорогие корпуса транзисторов.

По устойчивости к ложному переключению Trench IGBT 6-го поколения занимают промежуточное положение между PT IGBT и NPT IGBT. Паразитного включения Trench IGBT не происходит при скорости нарастания напряжения (dV/dt) 6...10 кВ/мкс в зависимости от тока коллектора, что выше, чем у NPT IGBT (4...8 кВ/мкс) но уступает PT IGBT (10...15 кВ/мкс). Аналогично новые транзисторы занимают промежуточное положение по устойчивости к паразитному выключению вследствие высокой скорости изменения тока (dI/dt). Для Trench IGBT граничная величина dI/dt равна 650 А/мкс, что близко к PT IGBT (700 А/мкс) и выше чем у NPT IGBT (350 А/мкс).

Еще одной важной особенностью IGBT является чувствительность к минимальной длительности импульса отпирания. Trench IGBT, как и PT IGBT четвертого поколения, способны полностью переключиться при длительности управляющего импульса менее 1 мкс. Для уверенного переключения NPT IGBT требуются импульсы длительностью более 1 мкс.

Все Trench IGBT способны выдерживать режим короткого замыкания до 5 мкс. Они нормируются на устойчивость к короткому замыканию в течение 5 мкс при отношении тока короткого замыкания к номинальному току, равном четырем. У NPT IGBT и PT IGBT это отношение составляет десять.

Для разработчиков преобразовательной техники наибольший интерес представляет то, как все перечисленные преимущества реализуются в росте эффективности инвертора.

Структура потерь мощности инвертора, используемого в электроприводе (рис. 3), указывает на то, что c Trench IGBT могут конкурировать «быстрые» IGBT четвертого поколения, но только на стандартной промышленной частоте ШИМ 4 кГц и ниже, и только по потерям на проводимость. При этом они проигрывают по балансу потерь мощности за счет более высоких потерь на переключение.

Сравнение структуры потерь мощности инвертора при различных частотах ШИМ

Рис. 3. Сравнение структуры потерь мощности инвертора при различных частотах ШИМ

Номенклатура Trench IGBT IR и рекомендации по замене транзисторов предыдущих поколений

Семейство DS Trench IGBT производства IR (поколения 6) поставляется в настоящее время в виде кристаллов и в стандартных корпусах. Характеристики транзисторов специфицированы при температурах кристалла вплоть до 175°С. Транзисторы нормированы на максимальное напряжение «коллектор-эмиттер» 600 В и выпускаются для диапазона токов коллектора Ic от 4 А до 48 А при температуре корпуса 100°С. Все транзисторы специфицированы на устойчивость к короткому замыканию в течение 5 мкс. Все корпусированные приборы выполнены по схеме Co-Pack (имеют встроенный антипараллельный ультрабыстрый диод). Новые транзисторы отличает низкая полная энергия потерь Ets и низкое падение напряжения. Пороговое напряжение отпирания затвора находится в диапазоне 4...6,5 В. Все транзисторы выпускаются в бессвинцовом исполнении. Краткие технические характеристики устройств даны в таблице 1.

Таблица 1. Номенклатура Trench IGBT поколения 6 

Типономинал Корпус Vces, B Vce(on), B typ/max Ic, A 25°C/100°C Icm, A Pd,
Вт 25C
Qgtyp,
нК
Eon,
мкДж
Eoff,
мкДж
IRGB4045DPBF TO-220AB 600 1,7/2,00 12/6 20 77 13 56 122
IRGB4056DPBF TO-220AB 600 1,55/1,85 24/12 48 140 25 75 225
IRGB4059DPBF TO-220AB 600 1,75/2,05 8/4 16 56 9 35 75
IRGB4060DPBF TO-220AB 600 1,55/1,85 16/8 32 99 19 70 145
IRGB4061DPBF TO-220AB 600 1,65/1,95 36/18 72 206 35 95 350
IRGI4061DPBF TO-220 FullPak 600 1,35/1,59 20/11 40 43 35 95 350
IRGP4062DPBF TO-247AC 600 1,6/1,95 48/24 96 250 50 115 600
IRGP4063DPBF TO-247AC 600 1,65/2,14 96/48 192 330 95 625 1275
IRGB4064DPBF TO-220AB 600 1,6/1,91 20/10 40 101 21 29 200
IRGP4068D-EPBF TO-247AC 600 1,65/2,14 96/48 192 330 95   1275
IRGP4068DPBF TO-247AC 600 1,65/2,14 96/48 192 330 95   1275

Trench IGBT 6 поколения, как и NPT IGBT, имеют прямоугольную зону безопасной работы. Антипараллельный сверхбыстрый диод специфицирован на токи, равноценные токам транзистора, что важно при использовании транзисторов в инверторах электропривода. Благодаря более низким потерям на переключение, они могут работать в более широком диапазоне частот ШИМ, чем транзисторы предыдущих поколений (до 30 кГц). Почти все перечисленные в таблице транзисторы универсальны. Они являются эффективной альтернативой в электроприводе и источниках питания как приборам NPT IGBT, так и приборам PT IGBT любого частотного диапазона - от низкочастотных до WARP. Характеристики транзисторов IRGP4068DPBF и IRGP4068D-EPBF оптимизированы для применения в резонансных источниках питания устройств индукционного нагрева (промышленных и бытовых). Возможные варианты замен транзисторов предыдущих поколений представлены в таблице 2.

Таблица 2. Возможные замены PT IGBT, NPT IGBT на Trench IGBT

Поколение 6 Поколение 5 Поколение 4
Trench IGBT Iс, A Tc = 100°C NPT IGBT PT IGBT
IRGB4059DPBF 4,0 IRGB4B60KD1 IRG4BC10SD
IRG4BC10KD
IRGB6B60KD IRG4BC15MD
IRG4BC15UD
IRGB4060DPBF 8,0 IRGB8B60K IRG4BC20SD
IRG4BC20FD
IRG4BC20MD
IRG4BC20UD
IRG4BC20KD
IRGB4056DPBF 12,0 IRGB10B60KD IRG4B30SD
IRG4B30FD
IRG4B30MD
IRGB15B60KD IRG4BC30UD
IRG4BC30KD
IRGB4061DPBF 18,0 IRGB15B60KD IRG4B40SD
IRGB4062DPBF 24,0 IRGP20B60KD IRG4B40FD
IRG4BC40UD
IRG4BC40KD
IRGB4063DPBF 48,0 IRGP30B60KD-E IRG4PC50FD

Таблица 3. Возможные замены PT IGBT, NPT IGBT на Trench IGBT

Производитель Ic, A
Tc = 100°C
Vdc = 400 B, Ic = 10 A, Rg = 68 Ом, Tj = 150°C
Типономинал Td(on), нс Tr, нс Eon, мкДж Tdoff, нс Tf, нс Eoff, мкДж Ets, мкДж
Infineon 10,0 IKP10N60T 30 22 224 393 31 350 574
IR 12,0 IRGB4056D 41 26 265 170 20 255 520
Toshiba 10,0 GT10J321 64 45 368 355 20 306 674

Сравнение Trench IGBT IR с аналогами других производителей

При проектировании нового поколения транзисторов компанией IR был учтен опыт других производителей с целью создания конкурентоспособной продукции.

По потерям на проводимость (пропорциональным Vce(on)) транзисторы IR уступают Infineon на 10-15%, но превосходят транзисторы Toshiba почти на 50% (рис. 4).

Сравнение падения напряжения насыщения IGBT различных производителей

Рис. 4. Сравнение падения напряжения насыщения IGBT различных производителей

Что касается динамических потерь, то за счет большего времени задержки при включении Td и времени нарастания при включении Tr у транзисторов IR потери мощности на включение Eon примерно на 15% выше, чем у транзисторов Infineon. Однако транзистор IR имеет в 2,3 раза более короткое время задержки при выключении Tdoff и на 50% более короткий «хвост» Tf, вследствие чего потери на выключение Eoff на 37% ниже. Поэтому полные потери на переключение Ets у транзисторов IR примерно на 10% ниже, чем у Infineon. По отношению к транзисторам Toshiba транзистор IR имеет преимущество как по всем составляющим потерь на переключение, так и по суммарной мощности потерь (до 30%).

Импульсный ток транзисторов Infineon ниже, чем у IR (кратность 3 и 4 соответственно).

Еще одной немаловажной характеристикой транзистора являются параметры затвора. От них зависят и мощность потерь на управление транзистором (стоимость реализации драйвера затвора), и опасность паразитного включения (усложнение схемы драйвера и повышение его стоимости). Результаты сравнения этих параметров приведены в таблице 4.

Таблица 4. Сравнение параметров затвора Trench IGBT

Vdc = 400 B, Ic = 10 A, Tj = 25°C
Производитель Типономинал Qgs, нK Qgd, нK Qgs/Qgd Qg, нK
Infineon IKP10N60T 2 35 0,06 62
IR IRGB4056D 6 11 0,54 30

Транзисторы IR имеют вдвое более низкую мощность управления, отношение заряда «затвор-исток» Qgs к заряду «затвор-сток» Qgd у них несоизмеримо выше. Со снижением этого отношения вероятность паразитного включения (возможного отказа схемы) возрастает. Таким образом, транзисторы IR являются эффективной заменой продукции Toshiba во всех типах приложений, а транзисторы Infineon они могут заменить в приложениях, где важен, в первую очередь, полный баланс потерь или уровень потерь на переключение. 

PDP Trench IGBT IR

Транзисторы этого типа оптимизированы для применения в устройствах управления плазменными панелями. В силу особенностей плазменных панелей, представляющих собой с точки зрения управления емкостную нагрузку, ключевые приборы для таких устройств должны быстро включаться, обеспечивать высокие импульсные токи и иметь низкое падение напряжения в открытом состоянии. Они могут быть нормированы на напряжение не выше 300 В. Номенклатура этого семейства IGBT представлена в таблице 5.

Таблица 5. Номенклатура PDP Trench IGBT

Типономинал Корпус Vces, B Vce(on), B typ/max Ic, A 25°C/100°C Pd, Вт 25°C Qg, нК typ Epulse, мкДж Irp, А
IRGP4050 TO-247AC 250 1,64/1,90 104/56 330 230    
IRGI4055PBF TO-220 FullPak 300 1,25/1,45 28/14 39 62 975 205
IRGI4065PBF TO-220 FullPak 300 1,10/1,35 36/18 46 62 975 205
IRGB4065PBF TO-220AB 300 1,75/2,10 70/40 178 62 975 205
IRGP4065DPBF TO-247AC 300 1,75/2,10 70/40 160 62 975 205
IRGP4065PBF TO-247AC 300 1,75/2,10 70/40 178 62 975 205
IRGS4065PBF D2-Pak 300 1,75/2,10 70/40 178 62 965 205
IRGB4055PBF TO-220AB 300 1,70/2,10 110/60 255 132 915 270
IRGP4055DPBF TO-247AC 300 1,70/2,10 110/60 255 132 915 270
IRGP4055PBF TO-247AC 300 1,70/2,10 110/60 255 132 915 270
IRGS4055PBF D2-Pak 300 1,70/2,10 110/60 255 132 915 270

Параметр Vce(on) в таблице представлен для максимального тока коллектора. В справочных листах он приведен для различных токов, и величина Vce(on) может быть существенно ниже. Особенностью работы PDP IGBT объясняется появление в таблице и справочных листах специфических параметров Epulse и Irp.

Epulse характеризует энергию импульса тока, суммирующую потери проводимости и потери на включение. В справочных листах приведена ее зависимость от пикового тока коллектора. Умножив ее на количество импульсов в секунду, можно вычислить мощность, рассеиваемую в ключе. Например, у транзистора IRGB4055PBF энергия Epulse равна 380 мкДж при токе 160 А. При частоте 10000 импульсов в секунду потери мощности на транзисторе составят 3,8 Вт. PDP IGBT оптимизированы так, что Epulse у них минимальна (в первую очередь благодаря очень низкому Vce(on)). Другой важной особеностью оптимизированных транзисторов является возможность обеспечивать высокие повторяющиеся пиковые токи коллектора (параметр Irp). Для этого в справочные листы введена зависимость Irp от температуры корпуса. И, наконец, важной особенностью новых транзисторов является их устойчивость к паразитному включению, что обеспечивает низкую вероятность сквозных токов в стойке. Хотя транзисторы этого семейства оптимизированы для применения в плазменных панелях, но благодаря низким потерям проводимости и высоким импульсным токам они могут быть использованы в различных преобразовательных устройствах (источниках питания, электроприводе и т.д.).

Вернуться к содержанию номера







Ваш комментарий к статье
Журнал "Новости Электроники", номер 7, 2007 год. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>