4.5kV/1200A XB 系列HVIGBT模塊
（左側(cè)：標(biāo)準(zhǔn)絕緣封裝；右側(cè)：高絕緣封裝）
三菱電機(jī)集團(tuán)今日（2025年12月2日）宣布，將于12月9日發(fā)布兩款4.5kV/1200A XB系列HVIGBT模塊，包括標(biāo)準(zhǔn)絕緣（6.0kVrms）封裝和高絕緣（10.0kVrms）封裝。這些大容量功率模塊專為軌道交通車輛等大型工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)，具有良好的抗?jié)裥�，有助于提高在多樣化環(huán)境中運(yùn)行的大型工業(yè)設(shè)備變流器的效率和可靠性。三菱電機(jī)計(jì)劃將在2026年1月21日至23日在東京舉辦的第40屆日本國際電子科技博覽會，以及在北美、歐洲、中國、印度等其它地區(qū)舉辦的展會對模塊進(jìn)行展出。
能實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換的功率半導(dǎo)體正日益廣泛應(yīng)用于脫碳領(lǐng)域。用于大型工業(yè)設(shè)備的功率半導(dǎo)體模塊主要應(yīng)用于電力相關(guān)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換裝置，包括軌道交通牽引系統(tǒng)、電源設(shè)備和直流輸電等領(lǐng)域。對于像戶外這種溫度和濕度波動范圍較大的嚴(yán)酷環(huán)境，功率模塊必須具有良好的抗?jié)裥砸员ＷC穩(wěn)定工作。功率半導(dǎo)體芯片可分為實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換與輸出的有源區(qū)（active region）和穩(wěn)定電壓的終端區(qū)（termination region）。在高濕度環(huán)境下，需要更寬的終端區(qū)結(jié)構(gòu)來防止因潮濕導(dǎo)致的耐電壓性能劣化。然而，這帶來了一個(gè)技術(shù)矛盾：擴(kuò)大終端區(qū)會導(dǎo)致有源區(qū)變窄，使得功率半導(dǎo)體芯片難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率、低損耗性能與抗?jié)裥阅艿钠胶狻?/span>
新的模塊采用了三菱電機(jī)專有的RFC（Relaxed Field of Cathode）二極管和載流子存儲式溝槽柵雙極型晶體管(CSTBT1)。與目前模塊相比，通過在芯片終端區(qū)域采用新型電場弛豫結(jié)構(gòu)2和表面電荷控制技術(shù)3將芯片的終端面積減小約30%，同時(shí)抗?jié)裥蕴嵘?0倍4。此外，與之前產(chǎn)品相比，新模塊的總的開關(guān)損耗降低約5%5，二極管的反向恢復(fù)安全工作區(qū)（RRSOA）提高了2.5倍6。
改進(jìn)了抗?jié)裥�，使變流器的工作更加穩(wěn)定
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芯片終端區(qū)域采用的電場弛豫結(jié)構(gòu)和表面電荷控制技術(shù)減小了芯片終端區(qū)域的面積，抗?jié)裥缘娘@著改進(jìn)確保變流器在高濕度的環(huán)境中能穩(wěn)定工作。
內(nèi)置性能更優(yōu)的功率芯片，有助于構(gòu)建更高效和可靠的變流器
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專有的RFC二極管以及CSTBT結(jié)構(gòu)的IGBT降低了總的開關(guān)損耗使變流器更高效。
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專有的RFC二極管擴(kuò)展了二極管的反向恢復(fù)安全工作區(qū)，防止了開關(guān)過程中反向恢復(fù)電流7和反向恢復(fù)電壓8對二極管造成的損壞，從而提高了變流器的可靠性。
采用與現(xiàn)有產(chǎn)品兼容的封裝，簡化變流器設(shè)計(jì)
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新模塊保持與現(xiàn)有產(chǎn)品9相同的尺寸，便于直接替換，簡化和縮短新變流器的設(shè)計(jì)過程。
XB系列產(chǎn)品線
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1 Proprietary IGBT structure utilizing the carrier storage effect. 采用載流子存儲效應(yīng)的專有IGBT結(jié)構(gòu)。
2 Proprietary structure with optimally arranged p-type semiconductor regions that gradually widen the spacing. 采用具有優(yōu)化布局的p型半導(dǎo)體區(qū)域且間距逐漸擴(kuò)大的專有結(jié)構(gòu)。
3 Proprietary structure where the semi-insulating film is in direct contact with the semiconductor region, ensuring stable charge dissipation. 采用半絕緣膜與半導(dǎo)體區(qū)域直接接觸的專有結(jié)構(gòu)，確保電荷穩(wěn)定耗散。
4 Results of the condensation resistance verification test for XB Series and existing H-Series products with a voltage rating of 3.3kV (Termination design is identical at 3.3kV and 4.5kV). 3.3kV等級XB系列與現(xiàn)有H系列產(chǎn)品的凝結(jié)阻力驗(yàn)證測試結(jié)果(3.3kV and 4.5kV產(chǎn)品終端設(shè)計(jì)一致)。
5 Comparison with legacy CM1200HC-90R in terms of Eon + Eoff + Erec at Tj=125°C, VCC=2800V, and IC=1200A.在Tj=125°C、VCC=2800V、IC=1200A條件下，現(xiàn)有型號CM1200HC-90R與新產(chǎn)品在Eon+Eoff+Erec指標(biāo)上的對比。
6 Comparison with legacy CM1200HC-90R in terms of Prr, which is the product of VCE.and Irr in the RRSOA. 現(xiàn)有型號CM1200HC-90R與新產(chǎn)品在RRSOA區(qū)域內(nèi)VCE與Irr乘積Prr指標(biāo)上的對比。
7 Temporary reverse current that occurs when switching a diode from forward to reverse direction. 二極管從正向切換至反向時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)反向電流。
8 Reverse voltage applied to a diode. 施加于二極管的反向電壓。
9 Comparison with legacy H-Series 4.5kV/900A products and R-Series 4.5kV/1200A products. 與現(xiàn)有H系列4.5kV/900A產(chǎn)品及R系列4.5kV/1200A產(chǎn)品的對比。
