低功率IGBT在電源領(lǐng)域的應用優(yōu)勢:

大部分輸出功率為250~4000W的AC/DC電源的開(kāi)關(guān)頻率都在50~125kHz之間。這些電源通常采用連續導通模式(CCM)的升壓PFC(功率因數校正)電路，開(kāi)關(guān)頻率低于100kHz的CCMPFC是最早使用IGBT的電路。在開(kāi)關(guān)電源設計中使用MOSFET為開(kāi)關(guān)功率器件，這不是因為它是最好的技術(shù)方案，而是因為它是伴隨開(kāi)關(guān)模式電源設計而成長(cháng)的開(kāi)關(guān)功率器件。典型的高壓MOSFET的電流密度一般為10～20A/cm2，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于切換損耗相對而言比較低，主要缺點(diǎn)是導通狀態(tài)損耗高和電流密度低。IGBT的電流密度大約是100A/cm2，因此在相同的電路中，尺寸為MOSFET 1/5的IGBT芯片便可達到與MOSFET同樣的功效。在電流不同時(shí)，IGBT的導通壓降變化不大。

  在250～4000W功率范圍的電源上，快速I(mǎi)GBT顯示了強大的優(yōu)勢。例如，在冗余陣列磁片機服務(wù)器(RAID)應用中，一只Fairchild的SMPSIGBT功率器件可以完成3只MOSFET功率器件的工作，而且省掉了MOSFET所需的外部驅動(dòng)器，使器件的成本得以降低，而減少功率器件的數量對服務(wù)器的平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)是有利的。

  設計電源的一個(gè)常用方法是擴展現有的平臺，以達到較高的功率要求。利用新的Faster IGBT，可以實(shí)現更高的功率密度，同時(shí)降低物料和裝配的費用。在這方面經(jīng)常遇到的問(wèn)題是柵極電壓，因為大多數MOSFET設計時(shí)使用10V的柵極驅動(dòng)器，而IGBT設計的柵極工作電壓是12～15V，新的Fairchild SMPSIGBT功率器件已考慮了柵極驅動(dòng)電壓，將柵極驅動(dòng)電壓的要求降低到與MOSFET一樣。
  另一個(gè)問(wèn)題是，在某些設計中最初的系統設計采用若干只MOSFET功率器件并聯(lián)工作，這樣就能在較大的面積上把開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。而采用IGBT來(lái)完成與較大的MOSFET相同的功能，散熱途徑將受到影響(當采用并聯(lián)MOSFET時(shí)，封裝和散熱片之間的接觸面是最大的影響因素)。為了在這些場(chǎng)合利用IGBT的優(yōu)勢，在熱設計中需要重新考慮散熱途徑。隨著(zhù)軟開(kāi)關(guān)的應用，高壓半導體的主要功率損失變?yōu)閷〒p耗，對于功率范圍較高的電源，IGBT因其導通損耗低而取得了很好的表現。隨著(zhù)結溫升高，IGBT的導通壓降USAT往往降低，而關(guān)斷損耗往往增加。MOSFFT則與之相反，隨著(zhù)結溫升高，導通電阻RDS(on)增加，而關(guān)斷損耗則保持不變。這表示在許多情況下，當系統溫度上升時(shí)，IGBT溫度上升的速度比MOSFET慢，因而與采用MOSFET的系統相比，使用IGBT的系統的效率變化較小。

  IGBT通常配有一個(gè)反向并聯(lián)二極管，其作用與MOSFET的體內二極管一樣。而具有快速寄生體內二極管的高壓MOSFET，它的反向恢復時(shí)間為250ns。這種二極管的性能比以前的體內二極管有所改進(jìn)，而IGBT的反向并聯(lián)二極管是性能更好的二極管，它的反向恢復時(shí)間范圍為25ns。在需要反向并聯(lián)二極管的應用中，采用IGBT是一個(gè)較好的方案。

  現在越來(lái)越多的開(kāi)關(guān)電源采用IGBT，同時(shí)也要求進(jìn)一步降低它們的導通壓降，這樣可以擴大IGBT在電源技術(shù)中的應用范圍。由于采用更好的晶圓處理和外延控制技術(shù)，IGBT的性能將更加完善。隨著(zhù)IGBT在電源產(chǎn)品中的應用增多，速度更快的IGBT的成本將下降。而且，由于目前IGBT的成本比同等的MOSFET略低一些，這將加速I(mǎi)GBT的推廣應用。