太陽(yáng)能逆變器中的功率電子器件如何選擇
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TrenchStop 工藝是先進(jìn)的溝槽柵（trench gate）和場(chǎng)終止層（fieldstop）概念的結合，可以進(jìn)一步降低導通損耗。 Trench gate工藝提供更高的溝道寬度，從而減小了溝道電阻。ndoped 場(chǎng)終止層只執行一項任務(wù)：以極低的斷態(tài)電壓值抑制電場(chǎng)。這為設計出電場(chǎng)在n襯底層中幾乎是水平分布的創(chuàng )造了條件。這說(shuō)明，材料的電阻非常低，因而在導通過(guò)程中，電壓降很低。電場(chǎng)終止層的優(yōu)勢，可通過(guò)進(jìn)一步降低芯片的厚度得以發(fā)揮，從而實(shí)現上述所有優(yōu)越性。采用TrenchStop工藝也可實(shí)現并聯(lián)。
表2給出了阻斷電壓為600V和1200V的IGBT的比較。對于這三種工藝來(lái)說(shuō)，所使用的晶體管的額定功率都保持恒定。這就是說(shuō)，電壓為600V時(shí)器件的電流，是電壓為1200V時(shí)器件的兩倍。也就是說(shuō)，一個(gè)50A/600V的器件相當于兩個(gè)25A/1200V的器件。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/168022.htm
從上表可以看出，與1200V的器件相比較，6
00V TrenchStop工藝可以將開(kāi)關(guān)和導通損耗降低50%。因此， 對于整個(gè)系統來(lái)說(shuō)，盡可能地使用600V工藝的優(yōu)異性能是很重要的。1200V TrenchStop工藝專(zhuān)為實(shí)現低導通損耗而進(jìn)一步優(yōu)化。因此，Fast工藝或 TrenchStop產(chǎn)品家族哪個(gè)更具有優(yōu)異性能, 取決于開(kāi)關(guān)頻率。
IGBT通常還需要一個(gè)續流二極管，以使其能夠續流，這是EmCon工藝的一個(gè)特殊優(yōu)化版本。它是根據600V系列器件的15kHz開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行優(yōu)化的。過(guò)去認為，續流二極管必須具備非常低的導通電壓以實(shí)現最低總損耗。根據應用要求可進(jìn)行其它優(yōu)化，以使二極管和IGBT中的總損耗更低。這說(shuō)明，在頻率約為16kHz的IGBT和二極管的應用中，為實(shí)現低開(kāi)關(guān)損耗，更高的正向電壓降更為合適。
這一點(diǎn)在圖6（600V系列）中得以說(shuō)明。左柱表示TrenchStop IGBT和EmCon3工藝中EmCon 二極管的損耗。右柱表示TrenchStop IGBT和為實(shí)現低傳導損耗而進(jìn)行優(yōu)化后的二極管（稱(chēng)為Emcon2工藝）的損耗。右柱中的同一二極管與采用英飛凌的Fast工藝（600V）的IGBT 結合使用。條形圖中黃色和橙色的部分分別代表IGBT的導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。深藍色和淺藍色部分分別是二極管的導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。
很容易看出，在開(kāi)關(guān)頻率為16kHz，負荷角的余弦值為 0.7和額定電流的情況下，Emcon3二極管在導通過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生更高損耗（深藍色），但能得到更好的開(kāi)關(guān)性能。因此，就這一點(diǎn)而言，二極管本身已經(jīng)是很好的選擇了。 此外，它還降低了IGBT在開(kāi)通過(guò)程中的開(kāi)關(guān)損耗。上述第2部分的考慮事項同樣適用于此處。使用優(yōu)化的EmCon二極管可使損耗降低1W左右，這是它的一個(gè)優(yōu)勢。請注意，當負荷角接近1的時(shí)候，開(kāi)關(guān)損耗將成為主要的損耗，因為二極管只在輸出逆變器死區期間導通。
結論
功率半導體器件需要具備不同的特性，才能在太陽(yáng)能逆變器應用中達到最高效率。新工藝的出現，如碳化硅半導體二極管或TrenchStop IGBT等， 正在幫助人們實(shí)現這一目標。當然，要實(shí)現這一目標，不僅要對單個(gè)器件進(jìn)行優(yōu)化， 而且還要對這些器件組合在一起發(fā)生作用的方式進(jìn)行優(yōu)化。這將實(shí)現最小損耗和最高效率，而這正是太陽(yáng)能逆變器最重要的兩項指標。
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