La serie R di IGBT ad alta potenza è stata sviluppata per soddisfare i requisiti delle applicazioni che richiedono elevata affidabilità in aree geografiche fredde e per aumentare la potenza di uscita dell'inverter senza aumentarne le dimensioni.
Grazie alla loro architettura chip-LPT, i moduli IGBT ad alta potenza da 4,5 kV e 6,5 kV garantiscono una bassa dissipazione di potenza e un'ampia RBSOA (Reverse Bias Safe Operating Area). Con una tensione di blocco fino a 6,5 kV, i moduli IGBT ad alta potenza della serie R sono tra i moduli più potenti attualmente disponibili sul mercato.
La tecnologia dei chip della serie R offre, tra gli altri, i seguenti vantaggi:
- Chip IGBT: perdite ridotte, controllabilità di di/dt e dv/dt.
- Chip diodo: riduzione della corrente di recupero inversa Irr.
- Maggiore robustezza SOA (Safe Operating Area), coefficiente di temperatura positivo (PTC), per consentire una facile connessione in parallelo.
La densità di corrente del nuovo chip IGBT è pari al 94% di quella di un IGBT convenzionale, mentre la densità di corrente del chip a diodo rimane invariata. Alla corrente nominale e a 125 °C, il nuovo IGBT opera a una tensione di saturazione collettore-emettitore VCE(sat) inferiore del 30% rispetto agli IGBT convenzionali. Inoltre, la corrente di picco del collettore (ovvero la corrente Irr del diodo) è ridotta del 20% e, di conseguenza, l'energia di accensione Eon dell'IGBT è ridotta del 10%.
In sintesi, il nuovo IGBT migliora del 25% il compromesso VCE(sat)/Eoff senza compromettere la robustezza. Il nuovo diodo migliora anche Eon riducendo Irr, mentre il comportamento di recupero inverso graduale garantisce il mantenimento delle proprietà di robustezza dei diodi convenzionali. Inoltre, la temperatura operativa massima è aumentata da 125 °C a 150 °C, mentre la temperatura di stoccaggio minima sale da -40 °C a -55 °C. Nonostante l'aumento della temperatura operativa, i nuovi moduli raggiungono la stessa durata dei moduli convenzionali della serie H, anche con le stesse fluttuazioni di temperatura sulla piastra posteriore del modulo. A differenza dei moduli IGBT ad alta potenza convenzionali da 4,5 e 6,5 kV, la nuova tecnologia di wire bonding migliora anche la capacità di cicli di potenza.
Mitsubishi Electric offre i moduli IGBT ad alta potenza della serie R in una configurazione singola da 1200 A/4,5 kV in un contenitore standard (tensione di isolamento Vaisl = 6 kV), nonché nelle versioni da 800 A/4,5 kV e 1200 A/4,5 kV in un contenitore ad alto isolamento (tensione di isolamento Vaisl = 10,2 kV). È disponibile anche un modulo doppio con un diodo di ricircolo corrispondente e un contenitore ad alto isolamento. Il modulo singolo da 750 A/6,5 kV della serie R da 6,5 kV è già passato dalla fase di sviluppo alla produzione in serie.
Mitsubishi Electric ha raggiunto un traguardo importante nel campo dei moduli ad alta tensione ottenendo la certificazione IRIS (International Railway Industry Standard). Questa certificazione è stata conferita a Mitsubishi Electric, la prima azienda giapponese a riceverla, nel marzo 2009. Gli impianti di ricerca, produzione e collaudo per componenti a semiconduttore presso gli stabilimenti di dispositivi di potenza di Mitsubishi Electric Corporation a Fukuoka e Kumamoto, nonché presso lo stabilimento Sun-A di Nijo, sono stati sottoposti con successo all'audit. Ciò conferma che Mitsubishi Electric fornisce prodotti e servizi certificati di alta qualità al settore ferroviario. IRIS è uno standard di qualità stabilito dall'Associazione Europea dell'Industria Ferroviaria (UNIFE) per i fornitori del settore ferroviario, che copre le seguenti aree: gestione del progetto (dall'ideazione e sviluppo al servizio post-vendita, gestione delle gare d'appalto e gestione delle modifiche), affidabilità e manutenzione e sicurezza del prodotto.
Autore: Dr. Prasad Bhalerao, Specialista di Marketing di Prodotto per i Moduli IGBT ad Alta Potenza presso la Divisione Semiconduttori Europea di Mitsubishi Electric.
