芯耀
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上回書說到，IGBT自面世以來，歷經(jīng)數(shù)代技術更迭，標志性的技術包括平面柵+NPT結構的IGBT2，溝槽柵+場截止結構的IGBT3和IGBT4，表面覆銅及銅綁定線的IGBT5等。
現(xiàn)今，英飛凌IGBT芯片的“當家掌門”已由IGBT7接任。IGBT7采用微溝槽（micro pattern trench）技術，溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過精心設計，并且優(yōu)化了寄生電容參數(shù)，從而實現(xiàn)極低的導通壓降和優(yōu)化的開關性能。
IGBT7從2019年問世至今，從首發(fā)的T7，到成為擁有S7，H7，T7，E7，P7等完整系列的大家族。這幾大系列之間，究竟有何區(qū)別？它們各自的適用領域又都在哪里？今天這篇文章就帶大家一起來解析一下。
首先，在英飛凌已經(jīng)商業(yè)化的IGBT7產(chǎn)品中，不同的IGBT7系列分布在不同的電壓等級中：
■ 650V:T7,H7
■ 1200V:S7,H7,T7,E7,P7
■ 1700V:E7,P7
■ 2300V:E7
在同一電壓級中，以1200V為例，我們可以按開關速度來進行排序，H7>S7>T7>E7>P7
■?H7是高速芯片，面向開關頻率較高的光伏、充電樁等應用，Vcesat 1.7V；
■?S7是快速芯片，能夠實現(xiàn)導通損耗與開關速度的最佳平衡，Vcesat 1.65V；
■?T7芯片小功率單管和模塊，主要面向電機驅動應用，用在Easy,Econo等封裝，Vcesat 1.55V；
■?E7是芯片是為中功率模塊產(chǎn)品開發(fā)，導通壓降1.5V，用于EconoDUAL?,62mm等封裝中；
■?P7是芯片是為大功率模塊產(chǎn)品開發(fā)，導通壓降 1.27V，用于PrimPACK?模塊中；
下面，我們按單管和模塊兩個系列，從實用的角度闡述一下各類產(chǎn)品的特性。
單管系列T7，PR7，S7，H7解析
按短路能力，IGBT7分為具有短路能力的650V T7和1200V S7，這兩者適用于開關頻率要求不太高，但可能有短路工況的應用，比如電機驅動。沒有短路能力的IGBT7有650V H7和1200V H7，進一步降低了飽和壓降和開關損耗，適用于光伏，ESS，EVC等對開關頻率和效率要求比較高的場合。
650V T7單管和1200V S7單管產(chǎn)品目錄如下，主要面向電機驅動類應用，導通損耗較低的同時，也能保持較快的開關速度，同時具有短路能力，是各方面性能非常均衡的芯片系列。
單管H7系列產(chǎn)品目錄：
H7芯片雖然不具備短路時間，但它可以說是把開關性能做到了極致。與廣受好評的TRENCHSTOP?5芯片相比，H7的電壓范圍拓展到了1200V，而TRENCHSTOP?5只有650V的產(chǎn)品。H7的飽和導通電壓Vcesat比H5降低達25%，比S5也低了3%。開關損耗方面，H7的Eon相對于H5降低了77%，相對于S5降低了54%；而H7的Eoff相對于H5降低了20%，相對于S5降低了27%。所以總體來說，H7整體的開關損耗（Eon+Eoff），還是要比H5和S5更低。
（參考閱讀：《碼住 | 最新IGBT7系列分立器件常見問題》）
模塊系列H7,T7,E7,P7解析
H7芯片擴充了Easy系列在1000VDC系統(tǒng)中的產(chǎn)品組合，可以實現(xiàn)高開關頻率應用。
FS3L40R12W2H7P_B11 EasyPACK? 2B，模塊為三相NPC 2拓撲，1200V TRENCHSTOP? IGBT7 H7芯片，適用于1100V光伏組串逆變器和ESS，模塊采用PressFIT針腳，帶NTC，有預涂導熱材料TIM版本。
F3L500R12W3H7_H11 EasyPACK? 3B模塊為單相NPC2拓撲，1200V TRENCHSTOP? IGBT7 H7芯片，適用于1100V光伏組串逆變器應用，模塊采用大電流引腳和帶NTC。
（參考閱讀：《新品 |?Easy2B Easy3B 1200V IGBT7 H7高速芯片的T型三電平模塊的先導產(chǎn)品》）
T7的模塊主要是Easy和Econo，目標電機驅動應用。T7作為最早推出的IGBT7系列，擁有非常全面的產(chǎn)品目錄，最大單芯片電流已達到200A，可以在Econo3的封裝中實現(xiàn)200A三相全橋的拓撲。
E7模塊主要用于EconoDUAL? 3和62mm這些中功率模塊。采用IGBT7 E7芯片62mm模塊最大標稱電流達800A，實現(xiàn)了該封裝最高功率密度。該系列模塊電流從450A到800A共６個規(guī)格，主要應用場景包括兆瓦級集中式光伏逆變器及儲能、不間斷電源(UPS)、通用電機驅動和新興應用固態(tài)斷路器。
搭載1200V E7芯片的EconoDUAL?模塊有1200V和1700V兩個電壓等級，最大標稱電流達到了900A，用于集中式光儲、CAV、風電等領域。其中900A模塊除了標準封裝外，還推出了Wave封裝，在標準的銅底板上增加了波浪開關的帶狀鍵合線，用于直接液體冷卻，降低了在電動卡車、電機驅動器和風力發(fā)電應用中的器件溫度和溫度波紋。
用于液體冷卻的EconoDUAL? 3 Wave的典型外觀
PrimePACK?封裝的1200V P7和2300V E7目前分別都只有一款模塊，F(xiàn)F2400RB12IP7和FF1800R23IE7。這兩個模塊設計的目的是構建MW級1500VDC逆變器，這兩個模塊可以構成T字型三電平拓撲，F(xiàn)F1800R23IE7作為豎管，承擔1500V母線電壓，F(xiàn)F2400RB12IP7是共集電極拓撲設計，作為NPC2的橫管使用。一個FF2400RB12IP7搭配兩個FF1800R23IE7并聯(lián)模塊的方式，最高可實現(xiàn)1.6MW的輸出功率（典型風冷條件）。
（參考閱讀：《新品 | 基于TRENCHSTOP? IGBT7 PrimePACK? 的兆瓦級T型三電平橋臂模塊組》）
IGBT不論單管和模塊都需要通過多項可靠性測試以保證其長期使用穩(wěn)定性，與電性能相關的主要有HTGB（高溫柵極反偏測試），HTRB（高溫反偏測試），H3HTRB(高溫高濕反偏測試)，HV-H3TRB(高壓高溫高濕反偏測試)等。
高溫高濕測試H3TRB的測試條件是溫度Ta=85℃,濕度RH=85%,VCE=80V，而HV-H3TRB在保持溫度和濕度雙85的條件下，將CE之間偏置電壓從80V提高到了80%的額定電壓，比如1200V的器件，測試HV-H3TRB時CE之間施加電壓Vstress 960V。測試電壓的大幅提升對于IGBT無疑是更嚴峻的考驗，而IGBT7通過優(yōu)化設計，通過了1000小時的HV-H3TRB測試，顯示出對高壓及潮濕環(huán)境的卓越適應能力。
IGBT7作為最先進IGBT技術的代表，從最初在電機驅動應用初試身手，到現(xiàn)在光伏、充電、儲能能領域全面開花，在長期的應用中，展現(xiàn)出優(yōu)異的性能和無窮的潛力，是電力電子系統(tǒng)邁向更高集成度、更高功率密度的重要推動力。未來IGBT7還會有推出什么樣的新系列？IGBT8還會遠嗎？我們拭目以待吧！
