直流母线→斩波→逆变器(fs=10~12kHz)→三相交流电机(400V/50Hz/22kW),则
1)斩波整流器采用1200V/100A(Tc=80℃)的标准IGBT半桥模块;
2)斩波逆变器采用1200V/75A(Tc=80℃)的标准IGBT半桥模块。
如果功率模块本身就带有加强的二极管,则此区分便无必要。
2.2 快速功率二极管的构造
我们需要区分二极管的两种主要形式,即肖特基二极管和pin二极管。
在肖特基二极管中,金属-半导体之间的接触面构成了阻断型的pn结。与pin二极管不同,pn结没有由扩散而形成的势垒。因此,如果n-区很薄,则它的通态压降比任何一个pin二极管都小。在从导通进入截止状态的过渡过程中,理论上仅需对空间电荷区充电。所以,此类二极管适用于很高的频率(>100kHz)。但是,这一优点只限于当电压小于约100V(目前最高可以达到250V)时。因此,肖特基二极管适合被用作MOSFET的续流二极管。另一方面,当设计的耐压较高时,则
1)通态电压迅速增加,原因是基极宽度WB增加,以及仅存在一种载流子(单极型);
2)截止漏电流迅速增加,有可能造成温升失衡。
因此,当电压大于100V时,pin二极管开始显示出其优越性。对于目前生产的二极管来说,它的中间部分不再是i(本征的),而是相对于边缘区来说,其浓度要低很多的n型半导体。在采用外延生长技术的pin二极管中〔图21(b)〕,首先在一块高浓度的n+衬底上分流出一个n-区(外延生长),然后再扩散p区。用此方法,基极的宽度WB可以被调节至极低,直至数个μm;同时硅片又具有足够的厚度,使得生产中的成品率很高。通过引入再结合中心(多采用金扩散的工艺)的方法,可以实现非常快的二极管,同时由于它的WB很小,通态电压仍然可以很低。当然,通态电压总是大于pn结的扩散势垒(0.6~0.8V)。外延生长式的二极管的主要应用范围在100~600V之间。有些制造商还实现了耐压为1200V的外延生长型二极管。
从600V开始往上,n-区已经较宽,以至于可以采用扩散