结构创新带来功率器件性能突破，东芝半导体赋能新能源应用

电子爱好者网报道(文章 / 梁浩斌)供电系统无处不在。近年来，随着新能源汽车、绿色能源、储能等需求的增加，市场对功率设备的关注越来越多。8 月 28 至 30 国际电力元件、可再生资源管理展在深圳国际会展中心举办。 PCIM Asia2024 其实国内外很多功率半导体厂商都展示了最新的技术和产品。本次展览中，电子发烧友网走访了东芝半导体展位，了解了东芝在功率设备和第三代半导体方面的新产品和技术。

大功率器件 IEGT

在本次展会上，东芝展出了其最新的大功率器件 IEGT(加强型晶体管注入栅极) 3300V 至 6500V 为满足不同客户、不同应用的需求，在规格中增加了多种产品，包括 ST1000GXH35、XH35AST1500 等型号。

东芝 IEGT

根据东芝电子元件(上海)有限公司技术部副总监屈兴国的说法，IEGT 是东芝在 20 世纪 90 20世纪末注册的专利名称是基于 IGBT 一种主要应用于柔性DC输变电、列车牵引、高压变频器、风能发电等领域的功率器件技术。

传统的高压应用 IGBT 由于发射极侧而产生的阻隔电压， N 基础区域的电阻，造成高导通消耗。鉴于这一情况，东芝正在 IGBT 在此基础上，开发出栅极注入强化技术，制造出来 IEGT。根据东芝官网的描述，该结构设置了深宽管沟栅电极，因此通过发射极电极的阻抗会增大，有效抑制载流子的穿越。这样一来，就会导致载流子积聚，N 在发射极电极侧，基区的载流子分布将持续增加。我们称这种载流子的注入蓄积作用为注入增强作用（Injection Enhancement Effect）。采用此栅结构后，即使完成了耐高压，也能有效地抑制电压下降的增大，从而降低导通消耗。

现场展示的大功率 IEGT 选用 PPI 压接封装，最高电压等级达到 最大电流等级为6500V 3000A。而使用 PPI 压接封装 IEGT 有内置二极管和无二极管两种类型，其主要区别在于应用对电流的需求。举个屈兴国的例子，在一个 125 mm平台的 PPI 共有包装 42 一个小方块，比如中间放置。 30 颗 IEGT，其他 12 如果一个方块放置了二极管，那么最大电流就能达到。 2000A；例如，如果顾客需要更多的电流， 3000A，那就需要在那里。 42 所有的方块都放在里面 IEGT 芯片，另外在外围搭配所需的二极管。

对顾客来说，压接式封装装置可能很难使用，关于这一问题，东芝和第三方共同开发了半桥拓扑。 IEGT 按压部件方案，使用两个 4.5kV/2kA/ 内置二极管压接式 IEGT，该装置为设备提供 5KN 上下压力，适合新用户进行双脉冲试验，使用户能迅速了解东芝设备的性能，从而缩短开发进度，可靠性高，效率高。

另外东芝也展出了 4.5 kV 双栅极 RC-IEGT，其主要特征是存在 IEGT 模式可以减少关闭消耗，减少二极管模式中的反向恢复消耗。结合栅极控制技术，总开关损耗可以减少实际测量值中的损耗。 16%，而且导通的消耗量没有增加。

碳化硅模块及内置 SBD 的碳化硅 MOSFET

据报道，东芝在碳化硅领域的布局是先做碳化硅模块，再推广单管产品。碳化硅模块产品的量产时间相对较早，目前主要用于轨道交通等牵引应用。目前，东芝生产的碳化硅模块产品已被覆盖 1200V、1700V、2200V、3300V 电压等级，并且使用了一个名字。 iXPLV 银锻烧技术。

在碳化硅 MOSFET 目前，东芝已迭代到第三代碳化硅 MOSFET 商品，主要用于充电桩、数据中心、新能源发电、电动机等。东芝碳化硅 MOSFET 与其它公司产品最大的区别在于内置 SBD，而不是使用本身 PN 结二极管。这一结构的优点是内置的。 SBD 通态电压较低，所以电流会从 SBD 中间通过，从而抑制导通电阻早期漂移，MOSFET 双极式衰退，极大地提高了设备的可靠性。

东芝第三代碳化硅是以第二代为基础的。 MOSFET 再次对模块结构进行优化，使代表导通损耗与开关损耗之间关系的性能参数 RDS ( ON ) × Qgd，与东芝目前的第二代碳化硅相比 MOSFET 减少 80%。东芝第三代碳化硅 MOSFET 栅栏源的电压控制范围是 -10 至 25 V，与其它公司产品相比，电压范围更广，从而提高了方便客户的栅极驱动设计。

对于近年来流行的电动汽车市场，东芝在各种车辆规格和分立器件上一直有稳定的出货量；在碳化硅方面，屈兴国表示，东芝更倾向于在中国销售晶圆，例如向模块制造商出售碳化硅晶圆进行包装，这也是应对当前碳化硅器件市场的一种方式。

总结

在 PCIM Asia2024 从上面可以看出，东芝半导体在传统的大功率硅基功率设备上始终保持创新，不断推出新型号，以满足市场需求，展现老式功率半导体厂商的实力；但在第三代半导体方面，东芝半导体也通过设备结构的创新，为市场带来了差异化产品，满足了更多不同客户的需求。随着绿色能源需求的不断增加，新能源发电、输变电、列车牵引等领域将有更大的市场增长空间。东芝半导体也将借助功率设备产品的技术优势获得更多的市场机会。

阅读更多热门文章

加关注 星标我们

把我们设为星标，不要错过每一次更新！

喜欢就奖励一个“在看”！

本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com