科達(dá)半導(dǎo)體編譯說明這篇文章是英飛凌WolfgangFrank主要介

33特點(diǎn)。TrenchStopTM是英飛凌第三 的主要技術(shù)特征，它集成了英飛凌著名的溝槽柵技術(shù)和場(chǎng)中止（sat）明顯低于英飛凌首創(chuàng)的并深受廣大中國(guó)用戶青睞的 飽和壓降折衷曲線的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換效率的突破， 3通過對(duì)開關(guān)能耗與最先進(jìn)的技術(shù)。英飛 AN-TrenchStop-Author:WolfgangFrank 概本文討論了英飛凌（Infineon）一代擊穿電壓V=600V、采用TrenchStopTM技術(shù)、非穿通型（NPT—）產(chǎn)生的技術(shù)背景。主要討論了它在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能方面帶來的改善。TSCISC來表示的短路耐受能力。最后一節(jié)討論了Trench-Stop系列的電磁干擾（EMI）性能。600V-和1200V-電機(jī)驅(qū)動(dòng)用TrenchStop系列 種應(yīng)用的完整的產(chǎn)品系列，詳見表1所列。表1開關(guān)頻率范圍和相應(yīng)的英飛凌系TrenchStop600e.g.Fast600e.g.e.g.TrenchStop1200e.g.IKW15T120orFast1200e.g.HighSpeedIIe.g.TrenchStop概近些年來技術(shù)的發(fā)展在改善其性能方面有幾個(gè)具有標(biāo)志性的飛躍，其中兩個(gè)是由英飛凌推動(dòng)的，電場(chǎng)中止技術(shù)（FieldStop圖1是傳統(tǒng)NPT-（左）與fieldstop（右）的剖面圖。傳統(tǒng)技術(shù)是以比較厚的硅片為基礎(chǔ)的，1200V200μm厚，600V100μm厚。從圖中電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線看到，在關(guān)斷期間整個(gè)圖1傳統(tǒng)的 和 這個(gè)傳統(tǒng)NPT-中存在的問題是通過在它的襯底區(qū)和集電區(qū)之間加入一個(gè)附加層得到了改善。這附加層被稱做電場(chǎng)中止（fieldstop）層，它也是n1右。這一層的摻雜總劑量（即單位面積層以下襯底中電場(chǎng)強(qiáng)度的降低可以忽略，因而，的電壓阻斷能力與襯底厚度不再有關(guān)系，因此襯底可以研磨得更薄。這就使具有很低的飽和電壓，因而有很低的通態(tài)損耗。在硬開關(guān)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，場(chǎng)中止技術(shù)還具有另一個(gè)優(yōu)越性，即它能比傳統(tǒng)關(guān)斷更快，基本沒有電溝槽柵(Trench2飽和電壓VCE(sat)是表征技術(shù)水平的一個(gè)參數(shù)。飽和電壓和關(guān)斷能量共同構(gòu)成了衡量性能優(yōu)2限定了溝道長(zhǎng)度減短的最小溝道長(zhǎng)度還具有限制短路電免在負(fù)載短路情況下被燒壞。在傳統(tǒng)中，溝道長(zhǎng)度允許減小的下限限制了管芯中的限制了溝道總壓的降低受到采用垂直不再是水平方向的柵極不占據(jù)芯片的表面溝道做最優(yōu)化較低的飽和電3Ets/A（Tj=25℃）Tj=25℃時(shí)飽和電壓典型值所構(gòu)FOM平面。由圖看到，TrenchStop技術(shù)提供了開關(guān)能量和飽和電壓的最優(yōu)組合。不過，IXYS公司的），它的開關(guān)損耗隨溫度升高而迅速增大；VCE（sat）具有負(fù)溫度系數(shù)，這使它幾乎不可能并聯(lián)使 。但是，Trenchstop更好的飽和電壓性能抵償了結(jié) 的FOM性能得到了顯著改進(jìn)，而其它重要性能，如短路 溝槽柵和電場(chǎng)中止的概念都使的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能得到顯著改進(jìn)。下面將證明，在高結(jié)溫工作時(shí)，這兩種技術(shù)的聯(lián)合能減小功率損耗，并且能在面積顯著減小的情況下提高逆變器的輸出功率。圖4給出了TrenchStop- 和Fast- 流IC=10A的器件。飽和電壓減小了幾乎30%。由于Trenchstop-有更高的溫度穩(wěn)定性，在較高結(jié)溫下這個(gè)差別甚至增加到0.6V。這里提請(qǐng)注意，盡管Trenchstop-可以用到175℃，圖4只給出了150℃的曲線。之所以如此，是為了可以與只能工作到150℃的Fast-進(jìn)行直接對(duì)比。圖4Trenchstop-（IKP10N60T，橘紅色）和Fast-（SKP10N60A,蘭色）在25℃（實(shí)線）和150℃（虛線）的輸出特性曲線，雙件深謂“拖尾”（下降時(shí)間往往不包含或者不能完全包含拖尾時(shí)間－譯者注）據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，場(chǎng)中止技術(shù)能夠基本上消除電流拖尾，于是具有非常低的關(guān)5IKP10N60T（較重色）SKP10N60A（較淺色）在關(guān)斷過程中的電壓（藍(lán)色）和電流（紅色）參數(shù)表中IKP10N60T（Trenchstop）350μJ，與SKP10N60A（Fast）280μJ相差不多，僅大25%左右，在此提請(qǐng)注意，SKP器件在電流拖尾下降到額定電10%以下時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生功耗，而要略高一些，但TrenchStop器件并無這個(gè)問題。射注入效率控制技術(shù)）tr=11ns的開通過程是很快的。這個(gè)開關(guān)速度從EmCon二極管的軟恢復(fù)性能獲益最大。軟恢復(fù)意味著續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流較小，使得反向恢復(fù)損耗也低。的典型下降時(shí)間是也大約是這個(gè)比例。但從參數(shù)表一看便知，Trenchstop器件的總開關(guān)功耗比Fast器件只高15%左右！電磁干擾EMI譜波形的分析來估計(jì)一個(gè)開關(guān)的EMI5所示的關(guān)斷波形和相di/dtdV/dt情顯而易見，關(guān)斷過程中 圖6開通（藍(lán)色）與關(guān)斷（紫色）過程中Fast-4IKP10P60T的過壓峰值要低得多，從而改圖6中Trenchstop的其他變化率也都比Fast技術(shù)更低。這意味著任何PCB板的寄生振蕩都只被弱激發(fā)，因而EMI應(yīng)是較低的。良好的EMI性能是Trenchstop技術(shù)的關(guān)鍵特征之一。在應(yīng)用中它是很重要的，因?yàn)镋MI濾波器設(shè)計(jì)中600VTrenchstop的參數(shù)表中說明，它的短路魯棒性（抗短路能力）是在Tj=150℃，VGE=15V和VCC=400V的條件下短路耐受時(shí)間為tSC=5μs。請(qǐng)注意，短路耐受時(shí)間減小到5μs并不標(biāo)志著Trenchstop技對(duì)Trenchstop觀無閂鎖的器件設(shè)計(jì)。圖7Trenchstop施加一個(gè)VGE=15VIC等于直流額定值10A 圖7IKP10N60T的短上述討論闡明，一旦制造所用的技術(shù)是短路魯棒的，進(jìn)一步去調(diào)整短路耐受時(shí)間并不重要。因?yàn)橄蛩麄兲峁┳罴研詢r(jià)比的產(chǎn)品，參數(shù)表中給出的短路電流耐受時(shí)間設(shè)定為5μs。Trenchstop16KHz滿輸出功（CosΦ=0.7）40%8KHz時(shí)這個(gè)比例下降到只有25%。由此看出總功率損耗PVtot中和續(xù)流二極管的通態(tài)損耗之和（PVCl+PVCD）仍占絕大部分。尤其是二極管的開關(guān)損耗PVSD所占比例很小。也請(qǐng)注意，二極管動(dòng)態(tài)損耗的一部分是產(chǎn)生在8所示的是在8KHz16KHz兩個(gè)開關(guān)頻率下分別對(duì)于IKP20N60（TrenchstopSKW20N60高輸出電流下Trenchstop器件的功耗比Fast低10~20%。從另一個(gè)角度看，這個(gè)比較說明，與使用Fast相比,使用3（Trenchstop技術(shù)）最大輸出功率(特別是在125℃的高溫下)提高約10~15%。而且這個(gè)計(jì)算已把3因減小面積引起的結(jié)—環(huán)境熱阻RthJ-A的增加考慮了進(jìn)去。這樣一來，Trenchstop25℃的優(yōu)點(diǎn)完全抵償了它的熱阻增大的缺點(diǎn)，而且更好。用戶選用Trenchstop技術(shù)的3可以選擇較小散熱器得到同樣的最大輸出功率，或者選用同樣的 大寫字母:常數(shù)值和時(shí)間間K1,K2..鐵芯常數(shù) 小寫字母:隨時(shí)間變化值 AC.......交流 DC.......直流 CS.......電流敏感 R...........次級(jí)到初級(jí)的反 UVLO..欠壓關(guān)斷 1,2, T.Laska,L.Lorenz,A.Mauder:TheNewGeneration–AGreatImprovementPotentialforMotorDriveSystemsH.Hüsken,F.Stückler:FieldStopwithMOS-like(tailless)turn-off,acceptedatISPSDT.Laska,G.Miller,M.Pfaffenlehner,P