Силовые транзисторы компании АРТ

Компания Advanced Power Technology (APT) разрабатывает и производит высококачественные полупроводниковые элементы для преобразования, управления и усиления мощности. Изделия АРТ применяются в источниках питания новейшего поколения, в системах связи в диапазоне от базовых станций до наземных мобильных и переносных устройств, в промышленной аппаратуре, в том числе в усовершенствованных медицинских ТВ-системах, в лазерах, в оборудовании полупроводникового производства и электросварки, а также в источниках питания военной и аэрокосмической аппаратуры. APT поставляет как стандартные, так и заказные решения, часто разрабатываемые в тесном сотрудничестве с заказчиками для удовлетворения конкретных требований к системам питания, тем самым обеспечивая им заметное конкурентное преимущество. В компании имеется два подразделения: ключевые компоненты для типовых частот от 10 кГц до 1 МГц, и мощные ВЧ-компоненты на диапазон частот от 1 МГц до 4 ГГц.

Ключевые компоненты

МОП-транзисторы

Серия Power MOS 7 — это самые низкие: сопротивление открытого канала, заряд затвора и полные потери при заданных габаритах. Во всех мощных МОП-транзисторах используется запатентованная структура с планарным полосковым металлическим затвором, обеспечивающая чрезвычайно низкое сопротивление затвора, весьма однородное и быстрое переключение по площади кристалла, выдающуюся долговечность и высокую помехоустойчивость к паразитному включению. Выпускаются два семейства МОП-транзисторов — как стандартные, так и со встроенными в тот же корпус диодами подложка-сток со сверхбыстрым восстановлением. Компоненты изготавливаются на напряжения от 100 до 1200 В и на токи от нескольких ампер до более чем 100 А.

Линейные МОП-транзисторы

APT модифицировала свою технологию производства МОП-транзисторов и выпускает приборы с пониженным усилением с областью безопасной работы на постоянном токе в 1,5–2 раза при высоких напряжениях по сравнению с остальными МОП-технологиями, оптимизированными для ключевых применений.

IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором)

В IGBT, выпускаемых APT, применяется как NPT, так и PT-технология, чтобы перекрыть самый широкий диапазон по применению и требованиям. Во многих случаях эти транзисторы можно использовать как недорогую альтернативу МОП-транзисторам. Не так давно APT представила семейство IGBT-транзисторов, изготовленных по PT-технологии, — Power MOS 7 с металлическим затвором, в котором сосредоточены все преимущества передовой технологии. IGBT выпускаются на напряжения от 600 до 1200 В и токи от 10 до 100 А.

FRED (эпитаксиальные диоды с быстрым восстановлением)

В производстве высококачественных эпитаксиальных диодов с быстрым восстановлением APT использует запатентованный процесс легирования платиной для получения высокой надежности при повышенной температуре, высокой скорости переключения и мягкого восстановления для минимизации потерь на переключение. Выпускаются три семейства диодов с разной скоростью, которые позволяют разработчикам оптимизировать потери мощности в данном применении. Диоды выпускаются на напряжения от 200 до 1200 В и токи от 15 до 100 А.

Диоды Шоттки

Это диоды на барьере Шоттки общего назначения с очень малым прямым напряжением и малым временем переключения. Выпускаются на напряжения от 50 до 200 В и токи от 15 до 100 А.

Герметичность и высокая надежность

Компания АРТ имеет сертификаты ISO9001 и MIL-PRF-19500 и поставляет изделия с военной и космической приемкой.

Модули

Компания АРТ производит по гибридной технологии мощные заказные модули для разрабатываемых на заказ источников питания. Изделия перекрывают широкий диапазон по мощности и сложности.

Мощные ВЧ-компоненты

Биполярные транзисторы

Это широкий класс высококачественных транзисторов на низкую и высокую мощность, рабочее напряжение от 6 до 50 В, как стандартных, так и разработанных на заказ. Выпуск этих приборов стал возможен благодаря недавнему приобретению компании GHz Technology и отделения ВЧ-приборов компании Microsemi.

МОП-транзисторы (VDMOS)

Исторически все мощные ВЧ МОП-транзисторы работали при напряжениях не более 50 В. Это ограничение удалось устранить, объединив технологию АРТ VDMOS (технология вертикальных МОП-транзисторов с двойной диффузией) со специфической топологией ВЧ-кристаллов. Теперь возможна работа усилителей ВЧ с напряжением питания от 50 до 200 В и с частотами до 150 МГц.

МОП-транзисторы (LDMOS)

Заказные изделия, изготовленные по 28-вольтовой LDMOS-технологии (МОП-транзисторы с продольной двойной диффузией). В ближайшем будущем планируется выпуск таких компонентов для новых областей применения.

Новое поколение IGBT

Недавно АРТ объявила о выпуске нового поколения IGBT РТ-типа на напряжения 600 и 1200 В, изготовленного по ее собственной технологии Power MOS 7. 600-вольтовые IGBT предназначены для замены 500- и 600-вольтовых МОП-транзисторов, а 1200-вольтовые — для замены 1000- и 1200-вольтовых МОП-транзисторов в ключевых источниках питания, корректорах коэффициента мощности и других силовых устройствах. Требования к схеме управления затвором в них такие же, как и для МОП-транзисторов. Это позволяет заменить МОП-транзисторы с большим размером кристалла или несколько параллельно соединенных МОП-транзисторов всего одним IGBT серии Power MOS 7. Технология нового поколения позволила поднять частоту переключения до 150 кГц без снижения максимального тока. Выпускаются компоненты на ток от 10 до 1000 А в корпусах TO-220, To-247, T-MAX, TO-264, 264 MAX и Isotop.

Особенности и преимущества

Затвор из металла. В IGBT используется патентованная конструкция с планарным полосковым затвором из металла, что обеспечивает сниженное на один-два порядка сопротивление затвора по сравнению с обычными поликремниевыми затворами. Этим достигается весьма равномерное и быстрое включение по всей площади кристалла с равномерным распределением тепла. Металлический затвор минимизирует разброс сопротивления затвора от партии к партии и обеспечивает воспроизводимость характеристик ключевых схем. Наконец, низкое сопротивление затвора позволяет разработчикам использовать полный диапазон частот переключения и увеличивает невосприимчивость к паразитным включениям, индуцированным dv/dt.

Высокая плотность тока. Преимущество IGBT по плотности тока перед обычными МОП-транзисторами позволяет снизить размеры и стоимость компонентов и позволяет создавать более компактные источники питания с большей плотностью мощности. Размер кристалла для IGBT обычно на 1–2 размера меньше, чем для МОП-транзисторов.

Повышенное пороговое напряжение и сниженная миллеровская емкость обеспечивает повышенную невосприимчивость к шуму и паразитным токам при переходных процессах и устраняет необходимость в отрицательном напряжении выключения. Также устраняется необходимость в дополнительном источнике питания и упрощается использование ИС управления затвором.

Низкое прямое напряжение. Существенно снижены потери проводимости, особенно при высокой температуре.

Низкий заряд на затворе снижает потери мощности в цепи управления и делает возможным быстрое переключение.

Низкое тепловое сопротивление повышает способность рассеивать мощность.

Составные элементы. IGBT серии Power MOS 7 выпускаются совмещенными в одном корпусе с антипараллельными диодами с быстрым восстановлением, оптимизированными на низкий заряд восстановления при выключении, что еще более улучшает их характеристики при работе в мощных ключевых схемах. Объединение IGBT серии Power MOS 7 с этими выпрямителями снижает электромагнитные помехи, потери на переключение и потери на электропроводность, при этом стоимость и число компонентов снижается.

Низкая энергия переключения. Заметно снижены индуктивные потери при переключении. В сочетании с низкими потерями на электропроводность и низким тепловым сопротивлением это позволяет повысить частоты переключения для заданного уровня тока.

Теперь в технические данные по IGBT входит специальный график частоты переключения в зависимости от тока. Такой график учитывает как потери на переключение, так и потери на электропроводность, что позволяет разработчикам выбрать наиболее подходящий для данной задачи компонент. На графиках рис. 4 и 5 показаны примеры.