太陽能逆變器中的功率電子器件如何選擇
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TrenchStop 工藝是先進的溝槽柵（trench gate）和場終止層（fieldstop）概念的結合，可以進一步降低導通損耗。 Trench gate工藝提供更高的溝道寬度，從而減小了溝道電阻。ndoped 場終止層只執(zhí)行一項任務：以極低的斷態(tài)電壓值抑制電場。這為設計出電場在n襯底層中幾乎是水平分布的創(chuàng)造了條件。這說明，材料的電阻非常低，因而在導通過程中，電壓降很低。電場終止層的優(yōu)勢，可通過進一步降低芯片的厚度得以發(fā)揮，從而實現(xiàn)上述所有優(yōu)越性。采用TrenchStop工藝也可實現(xiàn)并聯(lián)。
表2給出了阻斷電壓為600V和1200V的IGBT的比較。對于這三種工藝來說，所使用的晶體管的額定功率都保持恒定。這就是說，電壓為600V時器件的電流，是電壓為1200V時器件的兩倍。也就是說，一個50A/600V的器件相當于兩個25A/1200V的器件。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/168022.htm
從上表可以看出，與1200V的器件相比較，6
00V TrenchStop工藝可以將開關和導通損耗降低50%。因此， 對于整個系統(tǒng)來說，盡可能地使用600V工藝的優(yōu)異性能是很重要的。1200V TrenchStop工藝專為實現(xiàn)低導通損耗而進一步優(yōu)化。因此，F(xiàn)ast工藝或 TrenchStop產品家族哪個更具有優(yōu)異性能, 取決于開關頻率。
IGBT通常還需要一個續(xù)流二極管，以使其能夠續(xù)流，這是EmCon工藝的一個特殊優(yōu)化版本。它是根據(jù)600V系列器件的15kHz開關頻率進行優(yōu)化的。過去認為，續(xù)流二極管必須具備非常低的導通電壓以實現(xiàn)最低總損耗。根據(jù)應用要求可進行其它優(yōu)化，以使二極管和IGBT中的總損耗更低。這說明，在頻率約為16kHz的IGBT和二極管的應用中，為實現(xiàn)低開關損耗，更高的正向電壓降更為合適。
這一點在圖6（600V系列）中得以說明。左柱表示TrenchStop IGBT和EmCon3工藝中EmCon 二極管的損耗。右柱表示TrenchStop IGBT和為實現(xiàn)低傳導損耗而進行優(yōu)化后的二極管（稱為Emcon2工藝）的損耗。右柱中的同一二極管與采用英飛凌的Fast工藝（600V）的IGBT 結合使用。條形圖中黃色和橙色的部分分別代表IGBT的導通損耗和開關損耗。深藍色和淺藍色部分分別是二極管的導通損耗和開關損耗。
很容易看出，在開關頻率為16kHz，負荷角的余弦值為 0.7和額定電流的情況下，Emcon3二極管在導通過程中會產生更高損耗（深藍色），但能得到更好的開關性能。因此，就這一點而言，二極管本身已經是很好的選擇了。 此外，它還降低了IGBT在開通過程中的開關損耗。上述第2部分的考慮事項同樣適用于此處。使用優(yōu)化的EmCon二極管可使損耗降低1W左右，這是它的一個優(yōu)勢。請注意，當負荷角接近1的時候，開關損耗將成為主要的損耗，因為二極管只在輸出逆變器死區(qū)期間導通。
結論
功率半導體器件需要具備不同的特性，才能在太陽能逆變器應用中達到最高效率。新工藝的出現(xiàn)，如碳化硅半導體二極管或TrenchStop IGBT等， 正在幫助人們實現(xiàn)這一目標。當然，要實現(xiàn)這一目標，不僅要對單個器件進行優(yōu)化， 而且還要對這些器件組合在一起發(fā)生作用的方式進行優(yōu)化。這將實現(xiàn)最小損耗和最高效率，而這正是太陽能逆變器最重要的兩項指標。
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