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周明
深耕碳化硅铸硬核功底，
细研功率件的靠谱工程师
Infineon TRENCHSTOP™ IGBT7 单管产品目前已形成完善的产品矩阵，涵盖650V、750V、1200V三种主流电压等级。基于不同应用场景的需求，产品系列分为T7、S7、H7三大系列，封装形式包含DTO在内共计6种，全系列累计推出56款产品，可实现对前代多数单管产品的兼容替换。
为保障产品稳定性与产品一致性，IGBT7系列单管所采用的IGBT芯片，均依托奥地利菲拉赫和德国德累斯顿生产基地的300mm晶圆生产线进行制造，从核心器件层面为产品批量供应提供可靠支撑。
在同一电压级中，以1200V为例，我们可以按开关速度来进行排序，H7>S7>T7：
H7是高速芯片，面向开关频率较高的光伏、充电桩等应用，Vcesat 1.7V；
S7是快速芯片，能够实现导通损耗与开关速度的最佳平衡，Vcesat 1.65V；
T7芯片小功率单管和模块，主要面向电机驱动应用，用在Easy, Econo等封装，Vcesat 1.55V
关于T7，S7，H7三种技术之间的区别与定位的更多详细信息，请参考。
H7 单管产品概览
H系列TRENCHSTOP™ IGBT7 单管技术提供卓越的性能。650V和1200V的H系列单管各产品料号和封装如下：650V电压等级器件电流最大可达150A，1200V电压等级器件电流最大可达140A。新增IKWH封装，通过塑封开槽加大爬电距离来满足客户对功率Pin之间大爬电距离的需求，并应用在650V, 750V的H7上。
同时，针对光储等应用中T型三电平横管使用650V器件电压裕量不够的问题，英飞凌推出了TRENCHSTOP™ IGBT7 H7 750 V系列产品。
为了减少小电流单管器件的并联，推出了最大350A的DTO封装系列产品。
DualTO-247封装
18.8mm Pin长
2mm Pin宽
10mm爬电距离
Kelvin source Pin
H7单管产品性能核心优势
650V H7系列产品同前代产品S5和H5系列一样，都使用了微沟槽技术，这使得它们的性能很接近，可以相互替代。1200V H7系列产品对比之前的1200V H3和S6却有着根本性的性能提升，原因在于H3和S6采用传统的场截止+沟槽栅技术，而1200V H7系列采用了微沟槽元胞技术，侧重降低开关损耗，应用于高开关频率的光储应用，在性能取舍上牺牲了短路能力。1200V H7对比之前的1200V IGBT H3和S6，最多可降低大约50%的开关损耗和20%的饱和压降。
650 V H7 大幅降低导通损耗
650V H7饱和压降相对于H5最多可降低25%，可以大幅降低导通损耗，H7 的 Qrr 相对于ES5/EH5也有6.7%~8.9% 的降幅，可以降低反向恢复损耗Erec和开通损耗Eon。
650 V H7 动态特性改善
650V H7的开通损耗Eon较小，S5的Eon对比H7增加了54%，H5的Eon则增加了77%，H7的Eoff值在S5和H5之间。
750V H7提供更高电压裕量
针对光储等应用中T型三电平横管使用650V器件电压裕量不够的问题，英飞凌推出了750V H7，将电压耐量提升100V。相应的，750V H7比650V H7 饱和压降提高了5%，总的开关损耗高2%，反并联二极管的Vf值高3%。这些增加的损耗值，可以通过采用较小的门极电阻 Rg 来弥补。因为750V电压裕量比较高，不需要担心关断电压应力超过规格，并且设计上可以不需要RC吸收，减少成本。
1200 V H7 的静态损耗降低
1200V H7 的饱和压降非常低，CH3的Vcesat比CH7高25%，CS6则高12%，使用H7可以带来导通损耗的大幅降低。1200V H7的反并联二极管的Qrr也较低，CH3的反并联二极管的Qrr比CH7高118%，CS6则高了96%，使用H7可以降低反向恢复损耗Erec和开通损耗Eon。
1200 V H7 的动态特性改善
1200V H7的开关损耗较低，H3的Eoff对比CH7增加了50%，CS6则增加了86%。H3的Eon对比CH7增加了23%，CS6则增加了10%。使用H7可以降低开关损耗。
开尔文发射极改善高频器件的开关特性
4Pin器件由于具有独立的驱动回路，避免了发射极引线负反馈，可以认为驱动电压直接作用在芯片上，因此4Pin器件开通速度对比同样芯片的3Pin器件会更快，Eon损耗会降低。
更多详细解释，可参考：
4Pin封装的IKZA50N120CH7对比同样芯片的3Pin封装IKQ50N120CH7 ，在4kW的全桥逆变器中，损耗降低了30%，壳温降低了19%，在保持同样壳温的条件下，可以增加17%的输出电流。
优化门极电阻，改善系统损耗
根据IKY140N120CH7在不同门极电阻下的开通波形，可以看到使用Rgon 3Ω能实现更低的开通损耗Eon，考虑Solar Boost应用，70A MPPT电流，16kHz，Rgon从10Ω下降到3Ω，损耗可降低36 W。（16k*(7.59mJ-2.98mJ)/2=36W）
建议使用不同的Rgon和Rgoff来实现更低的开关损耗，并且满足关断电压应力不超1200V。增加门极的RC 吸收来降低门极振荡。
H7系统级应用与价值
TRENCHSTOP™ IGBT7 H7的目标应用是光伏，储能，UPS，充电桩和焊机等这些绿色新能源以及追求高效率的应用。
H7 在储能整流侧的应用
在储能的整流侧，针对同样121kW（110kW 10%过载）的整流器，采用不同的方案，对比结果如下。
如果是相同电流规格，相同器件数量下的替代方案，用H7替换H3和S5，损耗下降16%，结温下降1°C。
如果使用更大电流规格，更少器件数量下的替代方案，使用3颗100A CH7替代4颗75A CH3，损耗下降11%，结温上升18°C。结温的上升，主要是因为CH7的反并联二极管优化了反向恢复损耗，导致Vf值相比CH3的反并联二极管的Vf值要大一些，反映在二极管的导通损耗增加。
H7 在DCDC buck boost 的应用
在储能逆变器的DCDC buck boost部分，针对同样10kW的升降压线路，采用CH7替代CH3，对比结果如下。IGBT做开关时，CH7的损耗是全面下降的。如之前描述的，由于CH7的反并联二极管优化方向是减少反向恢复损耗，导致二极管的Vf值对比CH3的反并联二极管的Vf值更大，所以CH7做二极管时，导通损耗会增加，反向恢复损耗会降低。
CH7同SiC MOSFET的应用对比
高性能的单管IGBT7填补了传统硅基IGBT和宽禁带方案之间的空白。使用IGBT7 H7 对比SiC MOSFET, 在20kHz以下性能表现会更好。
Infineon TRENCHSTOP™ IGBT7 产品总结
Infineon TRENCHSTOP™ IGBT7 的特点有更好的可控性，更优的抗瞬态冲击能力，更高的功率密度，在硅材料领域中更高的效率，更好的性价比，通过了HV-H3TRB（高压高温高湿反偏压测试），测试时 Vstress 采用80% 额定耐压而不是H3TRB中的80V耐压，更加接近实际使用工况，更加可靠。
