來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

1、因?yàn)椴⒙?lián)，所以精彩

IGBT與FRD、晶閘管等無(wú)元胞器件相比，天生就是并聯(lián)的。模塊封裝中更是需要多芯片并聯(lián)。正是因?yàn)椴⒙?lián)，才使得IGBT器件的功率容量得以擴(kuò)展。可以說(shuō)，沒(méi)有并聯(lián)，就不是IGBT。

但是這里面就牽扯到并聯(lián)均流問(wèn)題。

2、芯片越大越好？

有些人感覺(jué)把IGBT芯片做大一點(diǎn)，一顆頂兩顆，這樣就可以減少封裝中的并聯(lián)均流問(wèn)題了。事實(shí)顯然沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。 首先，IGBT芯片是很多個(gè)元胞組成的，按15um的元胞寬度，方形元胞估算，1平方厘米的芯片上大約有40萬(wàn)個(gè)元胞。這些元胞之間本身就是并聯(lián)的，也存在均流問(wèn)題。芯片面積增大后，芯片內(nèi)部的均流問(wèn)題也需要考慮。某個(gè)元胞的熱電正反饋是芯片損壞的開(kāi)始。 如果芯片內(nèi)部總是均流的，IGBT的電流能力將遠(yuǎn)超額定電流。做過(guò)仿真的應(yīng)該注意過(guò)，對(duì)單個(gè)元胞進(jìn)行仿真，隨便你提高關(guān)斷電壓、寄生電感，元胞都是不會(huì)損壞的，而且隨便一個(gè)設(shè)計(jì)都可以實(shí)現(xiàn)SSCM。對(duì)，就是ABB提出的那個(gè)開(kāi)關(guān)自鉗位模式。電壓過(guò)沖達(dá)到一定值后，關(guān)斷電流di/dt將因動(dòng)態(tài)雪崩而下降，使VCE被鉗位。 這就是均流的力量。現(xiàn)實(shí)中的IGBT，幾乎一切與大電流相關(guān)的損壞都來(lái)自于均流問(wèn)題。所以，芯片內(nèi)部的均流也是非常重要的。 此外，芯片制造過(guò)程中總有缺陷，有良率問(wèn)題。不管大芯片還是小芯片，都是一個(gè)致命缺陷就會(huì)失效。單芯片面積越大，良率自然越低。晶圓加工中剩余的邊角料也會(huì)浪費(fèi)更多。

所以，增大芯片面積，既有均流設(shè)計(jì)問(wèn)題，也要考慮生產(chǎn)線(xiàn)的工藝能力和成本。

3、柵電阻的等效

實(shí)際模塊設(shè)計(jì)中，每個(gè)模塊中可能有多個(gè)襯板，每個(gè)襯板上一般都會(huì)有一個(gè)襯板電阻。比如某1200A的模塊有6個(gè)襯板，每個(gè)襯板上電阻為6歐。根據(jù)并聯(lián)電阻的規(guī)律，這6個(gè)6歐的電阻，相當(dāng)于模塊外部接一個(gè)1歐的電阻。

事實(shí)上這兩種處理是等效的嗎？當(dāng)然不是。因?yàn)槟K布局中一定會(huì)有寄生參數(shù)，導(dǎo)致不同襯板與信號(hào)源之間的總阻抗不一樣。引入襯板電阻后，可以減小不同襯板之間這方面的差異，改善均流問(wèn)題。

同理，芯片的片上電阻與襯板電阻也是不能完全等效的。

那么芯片內(nèi)部不同區(qū)塊的均流問(wèn)題，是不是要考慮呢？怎么處理呢？這個(gè)相信答案已經(jīng)很清晰了。

均流問(wèn)題包含的范疇實(shí)在太大，靜態(tài)的，動(dòng)態(tài)的，短路的。相對(duì)容易處理的是寄生參數(shù)導(dǎo)致的不均流的抑制，相對(duì)難的是芯片制造工藝的控制，還有一些從器件設(shè)計(jì)上需要考慮的。這些恐怕十篇也寫(xiě)不清楚。本身這個(gè)系列也是列舉一些典型的點(diǎn)，剩下的留給有心的自己去思考了。

審核編輯 黃昊宇