電子發燒友網報道（文/吳子鵬）要問當前電子信息產業哪些領域最火熱？相信很多人會談到汽車、新能源和儲能等，這些都是和能源息息相關的，是功率器件重要的應用市場，也是PCIM Asia 2023（上海國際電力元件、可再生能源管理展覽會）上，參展商重點關注的領域。

為了幫助上述行業更好地發展，東芝半導體在PCIM Asia 2023上不僅展出了具有市場競爭力的功率器件和模塊，同時也將一些創新理念帶入市場，幫助行業更好地發展。

新型雙柵極RC-IEGT結構

PCIM Asia 2023上，東芝半導體介紹了該公司最新推出的全球首款4.5kV雙柵極RC-IEGT。如下圖所示，雙柵極RC-IEGT的空穴控制柵極（CG）與主柵極（MG）分離。在IEGT模式下，電流從基板的背面流向正面，CG關斷之后MG關斷，減少基板中累積的空穴，降低關斷損耗；在二極管模式下，電流從基板正面流向背面，MG和CG在反向恢復之前同時導通，減少了基板中累積的電子，減少了反向恢復損耗。



雙柵極RC-IEGT導通關斷時的總功耗（開關損耗）比傳統單柵極結構降低24%，關斷和導通損耗分別比傳統單柵極結構降低24%和18%，反向恢復損耗降低32%。




東芝半導體工程部-分立器件技術部1-副總監屈興國表示，雙柵極RC-IEGT是東芝半導體在IEGT技術發展上一次非常有價值的創新嘗試，有望突破Si器件的極限，進一步增強這一類別產品的性能和功耗水平。

當然，他也坦言道：“目前雙柵極RC-IEGT還處于實驗室研發的階段，距離投向市場還有很長的路要走。”

最新6.5kV的PPI壓接式封裝器件

隨著高壓大功率IGBT（東芝半導體稱為IEGT）產品的快速發展，4.5 kV和6.5 kV電壓等級器件已經逐步實現市場化，在牽引運輸、電力系統等領域發揮著重要價值。在這些應用中，壓接式結構具有穩定可靠的優勢，能夠長時間為大功率應用提供高性能輸出。

為滿足高電壓的市場需求，PCIM Asia 2023上東芝半導體展出了最新的6.5kV的PPI壓接式封裝器件。器件內部采用電流、電壓均等分布的排列方式，裝有多個IEGT芯片。器件內部通過無引線鍵合的方式提高了器件的可靠性，可雙面散熱壓接特性可實現更高的散熱特性。



屈興國指出，東芝半導體是壓接式封裝技術發展的引領者之一，在這類產品的應用上有非常具有代表性的成功案例，因此在一些新能源發電應用中非常有競爭力。壓接式封裝可以像紐扣電池一樣，多顆串聯在一起，如果是傳統的模塊通過銅排串聯，穩定性和可靠性非常低。陶瓷外殼也增強了器件的防爆屬性。

在此，他特別提到了東芝半導體PPI壓接式封裝器件的短路失效模式，器件在失效之后會呈現短路模式，那么在多顆串聯使用時，某一顆器件的失效并不會影響整個系統繼續工作。這是一種性能冗余，對于海底能源項目等特殊項目，系統投運后基本不會考慮后期的維修，那么通過“N+1”的部署方式就可以保證系統長期穩定運行。在國內柔性輸配電等項目中，這一產品特性也非常重要。

另外，他介紹說，為了幫助新用戶更好地了解壓接式封裝產品，東芝半導體與第三方合作伙伴共同開發的IEGT壓接組件采用了2顆ST2000GXH32（4.5KV／2KA／內置二極管的壓接式封裝）PPI器件，適用于新客戶進行雙脈沖測試，以便快速了解東芝半導體器件，縮短開發周期。

低功耗、易設計的SiC MOSFET

受益于新能源汽車、光伏儲能等領域的快速發展，SiC（碳化硅）器件得到了廣泛的應用，市場規模快速提升。根據Yole統計，到2027年，全球導電型SiC功率器件市場規模有望突破60億美元，年復合增長速率約34%。

PCIM Asia 2023上，SiC器件和模塊也是廠商展示的重點。在這方面，東芝半導體展示了采用SBD內置技術，而非本體二極管的SiC MOSFET，具備更低的VF 和出色的開關性能以及寬VGS 控制范圍，可廣泛應用于光儲充行業、數據中心、高效小型化電源和馬達等領域。



從第二代產品到第三代產品，東芝的SiC MOSFET實現了更低的Ron*Qgd，減少了80%，這是實現更好開關性能的關鍵。

屈興國表示，SBD相較于本體二極管具有更強的通流能力，導通電壓更低，常規SiC MOSFET的導通電壓在3-5V，東芝半導體SiC MOSFET的導通電壓為1.3V-1.5V。這樣的設計也克服了傳統SiC MOSFET的雙極退化缺陷，本體二極管一旦有電流流過，會影響MOSFET正常工作。

在SiC模塊方面，他指出，東芝半導體除了供應主流的1200V、1700V和3300V的SiC模塊以外，為了滿足光伏客戶在1500V母線電壓級別的需求，還開發了2200V的SiC模塊，將會在今年年底前量產交付。

結語

在本次PCIM Asia 2023上，東芝半導體再一次從產品性能、可靠性以及產品創新層面展示了自己在功率器件領域的技術實力。這些產品讓東芝半導體在可再生能源、柔性輸配電、光伏儲能、牽引逆變器等領域，能夠贏得更多的用戶認可。