2500A/1200V-IGBT-Modul für Anwendungen in der Industrie und erneuerbaren Energie

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

CADFEM Germany GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Mitsubishi Electric Europe B.V. Factory Automation

Die modulinterne Induktivitäten

Bild 4 zeigt das Simulationsersatzschaltbild mit den modulinternen Induktivitäten. Um den Einfluss der externen Verdrahtung auf das Simulationsergebnis zu eliminieren, werden die Leistungsanschlüsse mit flächigen laminierten Stromschienen kontaktiert. Plus- und Minuspol der Versorgungsspannung wurden wiederum seitlich der Stromschienen platziert, um Spannungsquelleneinflüsse auf das Ergebnis vernachlässigen zu können.

Die durch Simulation ermittelte Induktivität zwischen P- und N-Anschluss beträgt 5,18 nH. Dieser Wert liegt deutlich unterhalb des ursprünglichen Zielwertes (<10 nH).

Bild 5 zeigt die Testschaltung zur experimentellen Überprüfung der per Simulation ermittelten Modulinduktivtät. Der eingesetzte Schalter ist ein Dual-Modul des Typs CM1400DU-24NF. Er dient hier als di/dt-Generator für einen abzuschaltenden Strom von 1500 A. Der Prüfling (DUT; Device Under Test) ist in Reihe zum CM1400DU-24NF angeordnet. Die durch die eingeprägte Stromflanke (di/dt) entstehende Spannungsüberhöhung wird zwischen P- und N-Anschluss des Prüflings oszillografisch erfasst. Die Modulinduktivität des Prüflings wird durch Auswertung der Strom- und Spannungsverläufe ermittelt. Der berechnete Wert ist mit dem in der Simulation ermittelten identisch. Der angestrebte Induktivitätswert wurde erreicht.

Eigenschaften der 6. Generation mit 1200 V

CSTBT (Carrier Stored Trench-Gate Bipolar Transistor) in Fine-pitch- und CS-layer-Technologie kennzeichnet die 6. IGBT-Generation. Bild 6 zeigt Schnittdarstellungen von IGBT-Chips der 5. und 6. Generation. Die VCE(sat) = f(Eoff)-Charakteristik der 6. IGBT-Generation liegt um 0,7 V unter der Kurve der 5. Generation.

Bild 7 zeigt Ergebnisse von Beispielrechnungen zum Vergleich von Verlustleistungen bei gleicher Schaltflanke (dv/dt). Es wird deutlich, dass bei Einsatz von IGBTs der 6. statt IGBTs der 5. Generation die Gesamtverlustleistung bei Inverterbetrieb für gleiches dv/dt um 25% gesenkt werden kann.

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