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XB系列HVIGBT模塊（3.3kV/1500A型）

三菱電機集團近日宣布，將于5月1日開始供應其新型XB系列高壓絕緣柵雙極型晶體管（HVIGBT）模塊的樣品。該模塊是一款3.3kV/1500A的大容量功率半導體，專為軌道交通車輛等大型工業設備設計。通過采用專有的二極管和IGBT元件，以及獨特的芯片終端結構，該模塊的抗濕性得到顯著提升，有助于提高在多樣化環境中運行的大型工業設備逆變器的效率和可靠性。三菱電機將在PCIM Expo&Conference 2025（5月6-8日，德國紐倫堡）展出這款XB系列HVIGBT模塊。

能實現高效電能轉換的功率半導體正日益廣泛應用于脫碳領域。用于大型工業設備的功率半導體模塊主要應用于電力相關系統的電能轉換裝置，包括軌道交通牽引系統、電源設備和直流輸電等領域。為提升電能轉換效率以實現脫碳目標，市場對大型工業設備用功率半導體模塊提出了更高功率和更高效率的要求。此類模塊還需具備優異的抗濕性能，以確保在溫濕度變化劇烈的嚴苛環境（包括戶外應用場景）中穩定運行。功率半導體芯片可分為實現電能轉換與輸出的有源區（active region）和穩定電壓的終端區（termination region）。在高濕度環境下，需要更寬的終端區結構來防止因潮濕導致的耐電壓性能劣化。然而，這帶來了一個技術矛盾：擴大終端區會導致有源區變窄，使得功率半導體芯片難以同時實現高功率、低損耗性能與抗濕性能的平衡。

新型3.3kV/1500A XB系列HVIGBT模塊采用了三菱電機專有的RFC（Relaxed Field of Cathode）二極管和載流子存儲式溝槽柵雙極型晶體管（CSTBT1）結構的IGBT元件。特別值得一提的是，該模塊的總開關損耗較前代產品降低了約15%2，有助于提高逆變器的效率。同時，其反向恢復安全工作區（RRSOA）容限較前代產品擴大了約25%3，進一步增強了逆變器的可靠性。

此外，通過在芯片終端區域采用新型電場弛豫結構4和表面電荷控制結構5，三菱電機成功將終端區域面積縮小約30%，同時使產品抗濕性達到現有產品的約20倍6，有助于提升高濕度環境下逆變器的運行穩定性。通過進一步提高各類環境下大型工業設備逆變器的效率和可靠性，該模塊有望為碳中和目標的實現做出貢獻。

產 品 特 點

采用專有RFC二極管、IGBT元件及CSTBT結構，實現更高效率、更可靠的逆變器

搭載三菱電機專有RFC二極管和CSTBT結構的IGBT元件，總開關損耗較現有產品降低約15%2，顯著提升逆變器能效

專有RFC二極管將反向恢復安全工作區（RRSOA）容限較前代產品擴大約25%3，通過抑制開關過程中反向恢復電流7和反向電壓8對器件的損壞，提高逆變器可靠性

專有芯片終端結構提升抗濕性，保障逆變器穩定運行

芯片終端區域采用新型電場弛豫結構和表面電荷控制結構，較現有產品終端面積縮小約30%，抗濕性能提升20倍6，確保高濕度環境下逆變器穩定運行

外形尺寸與現有產品兼容，簡化逆變器設計

新模塊保持與現有產品9相同的外部尺寸，便于直接替換，從而簡化和縮短新逆變器的設計流程

主要規格

網站

1 采用載流子存儲效應的專有IGBT結構；CSTBT是三菱電機株式會社的商標

2 在Tj=150℃、VCC=1800V、IC=1500A條件下，現有型號CM1500HC-66R與新產品在Eon+Eoff+Erec指標上的對比

3 現有型號CM1500HC-66R與新產品在RRSOA區域內VCE與Irr乘積Prr指標上的對比

4 采用具有優化布局的p型半導體區域且間距逐漸擴大的專有結構

5 采用半絕緣膜與半導體區域直接接觸的專有結構，確保電荷穩定耗散

6 XB系列與現有H系列產品的凝結阻力驗證測試結果（額定電壓3.3kV/額定電流1200A條件下）

7 二極管從正向切換至反向時產生的暫時反向電流

8 施加于二極管的反向電壓

9 與現有H系列3.3kV/1200A產品及R系列3.3kV/1500A產品的對比

關于三菱電機

三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。截止2024年3月31日的財年，集團營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有69年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。