對需要輸出過濾器或升壓/降壓抑制的應用來說，較高的切換頻率可為整個系統(tǒng)帶來好處，像太陽能變頻器就是同時兼具兩者的應用。太陽能變頻器具有最好的效率及功率密度，同時也承受著高成本壓力。高速絕緣閘雙極電晶體（High Speed IGBT）已針對高頻率硬切換應用最佳化，因此，該零件為太陽能應用中功率模組的理想選擇。

　　本文將說明650伏特（V）IGBT3、650V IGBT4及650V高速IGBTHS3 IGBT三者應用在功率模組上的差異。結果顯示，依據(jù)裝置設計，650V HS3 IGBT將能提供最理想的效能，用做高效率的切換開關。

　　對阻斷電壓介于600~1，200V的現(xiàn)代IGBT而言，溝槽場截止（Trench-Field-Stop）技術是最常見的概念。這項技術一方面可讓裝置執(zhí)行低導通電壓及軟切換，另一方面可降低切換損耗并提供高頻率應用，類似金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）的切換效能。

　　溝槽場截止降低IGBT靜態(tài)損耗

　　搭載這項技術的元件效能主要由晶格尺寸、晶片厚度及摻雜分布等設計參數(shù)控制。設計人員透過調整這些參數(shù)，便能讓元件在漂移區(qū)的高載子密度增加。此類元件提供低VCE（sat），降低靜態(tài)損耗;于關斷期間，高載子密度會減慢元件清除速度，增加動態(tài)損耗。因此，IGBT除了可用于太陽能變頻器或升壓器之類需要低動態(tài)損耗元件的高頻率應用，也適用在需要低靜態(tài)損耗的低頻率應用。

　　具低關閉損耗　HS3 IGBT適合高頻應用

　　測量時使用50安培（A）額定集極電流的650V IGBT3、650V IGBT4及650V HS3 IGBT，透過測量切換損耗來決定晶片的電子效能。測量時，將每個晶片整合在具有相同電路及17奈亨（nH）雜散電感的EasyPACK 2B功率模組。由于導通損耗EON主要受使用的飛輪二極體影響，所有晶片在運作時皆使用額定電流IF=30A的650V射極控制二極體。

　　除非另行指定，所有測量均在實驗室中依下列條件進行：采用整合式電流探針且雜散電感為L=25nH;直流連結電壓設為VDC=400V，符合一般應用電壓，晶片以IC=50A的額定集極電流運作;IGBT驅動使用閘射極電壓VGE=±15V。所有測量均在Tvj=25℃下執(zhí)行。

　　晶片的切換運作皆在上述設定下測量，從開通及關斷波形中擷取出對應的能源和特性切換參數(shù)。

　　圖1顯示HS3 IGBT、IGBT3及IGBT4在相同切換參數(shù)下的切換損耗。于開通及關斷時分別達到di/dt=1.5千安培（kA）/微秒（s）和dv/dt=4.5千伏特（kV）/s的條件設定RG。HS3 IGBT具有最低的切換損耗EON及EOFF，且加總的Etotal不及IGBT3的一半。圖1中插圖顯示HS3 IGBT的EON和di/dt與RG的關系，RG升高時，EON升高，而di/dt降低;尤其在RG1kA/s，而較高的RG將使di/dt低于0.5kA/s。

　　圖1針對HS3 IGBT、IGBT3和IGBT4，開通時在相同的di/dt下，關斷時在相同的dv/dt下，EON、EOFF和Etotal的切換能量比較。上方插圖為HS3 IGBT的EON和di/dt與RG的關聯(lián)。

　　HS3具有低關閉損耗，表示其切換效能優(yōu)異。因此，HS3 IGBT最適合高頻率應用，其藉由權衡EOFF和VCE（sat），可提供低動態(tài)損耗。由于HS3 IGBT使用高閘極電阻，使其具有高導通損耗，同時帶來極低的di/dt。為補償此特性，必須大幅降低導通閘極電阻，其中一種可行的實作方式是使用較為精密的閘極驅動設計，讓HS3 IGBT可用做非常高效率的切換開關。