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Infineon verbaut SiC-Dioden in 650-V-IGBTs

08. Februar 2021, 16:18 Uhr   |  Ralf Higgelke

Infineon verbaut SiC-Dioden in 650-V-IGBTs
© Infineon Technologies

Die diskreten CoolSiC-Hybrid-IGBTs von Infineon verfügen über eine antiparallele SiC-Schottky-Barriere-Diode im Freilaufpfad, die zusammen mit einem IGBT vergossen ist.

Als Brücke zwischen reinen Siliziumlösungen und hochleistungsfähigen SiC-MOSFET-Designs hat Infineon nun CoolSiC-Hybrid-IGBTs für 650 V Sperrspannung vorgestellt. Im Vergleich zu einer Standardlösung mit Silizium-Diode soll dies die Energieverluste signifikant senken.

Mit den CoolSiC-Hybrid-IGBTs hat Infineon eine 650-V-Bausteinfamilie vorgestellt, die die wesentlichen Vorteile der IGBT-Technologie TrenchStop 5 mit der unipolaren Struktur der Schottky-Barriere-Dioden aus der CoolSiC-Familie der sechsten Generation in einem Gehäuse vereint. Die Bausteine kann ab sofort bestellt werden und umfasst Varianten mit IGBTs für die Nennströme 40 A, 50 A und 75 A. Kunden können zwischen einem TO-247-Gehäuse mit drei oder mit vier Pins wählen, wobei der vierte Pin als Kelvin-Emitter die Induktivität im Gate-Emitter-Regelkreis minimiert und die Gesamtschaltverluste dadurch noch weiter reduziert.

Die CoolSiC-Hybrid-IGBTs nutzen eine antiparallele SiC-Schottky-Barriere-Diode im Freilaufpfad, die zusammen mit einem IGBT vergossen ist. Sie arbeiten mit deutlich reduzierten Schaltverlusten bei nahezu unveränderten Werten für du/dt und di/dt. Im Vergleich zu einer Standardlösung mit Silizium-Dioden reduziert sich die Einschaltenergie Eon bei diesen Bausteinen um bis zu 60 Prozent und das die Ausschaltenergie Eoff um bis zu 30 Prozent. Alternativ kann die Schaltfrequenz bei unverändertem Leistungsbedarf um mindestens 40 Prozent erhöht werden. Weil damit kleinere passive Bauelemente verbaut werden können, reduziert sich auch die Stückliste. Die diskreten Schalter können IGBTs vom Typ TrechStop 5 direkt ersetzen und ermöglichen eine Effizienzsteigerung von 0,1 Prozent pro zehn Kilohertz Schaltfrequenz – und das, ohne ein Redesign machen zu müssen.

Zusätzlich kann die Diode die elektromagnetische Kompatibilität und die Systemzuverlässigkeit verbessern. Aufgrund ihrer unipolaren Eigenschaft schaltet die Schottky-Barrier-Diode schnell, ohne starke Oszillationen und ohne das Risiko eines parasitären Einschaltens.

Bei den verbauten IGBTs wird zwischen der schnell schaltenden Familie H5 und der etwas langsameren sanfter schalten Familie S5 unterschieden. Die H5-IGBTs nutzen Dioden mit einem Stromrating von rund 50 Prozent im Vergleich zum IGBT-Rating. Die S5-IGBTs nutzen Dioden mit einem gleichwertigen Stromrating.

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