A série R de IGBTs de alta potência foi desenvolvida para satisfazer as necessidades de aplicações que exigem alta fiabilidade em regiões geográficas frias e para aumentar a potência de saída do inversor sem aumentar o seu tamanho.
Graças à sua arquitetura chip-LPT, os módulos IGBT de alta potência de 4,5 kV e 6,5 kV garantem uma baixa dissipação de energia e uma grande área de operação segura em polarização inversa (RBSOA). Com uma tensão de bloqueio até 6,5 kV, os módulos IGBT de alta potência da série R estão entre os mais potentes atualmente disponíveis no mercado.
A tecnologia de chips da série R oferece, entre outras, as seguintes vantagens:
- Chip IGBT: perdas reduzidas, controlabilidade de di/dt e dv/dt.
- Chip de díodo: redução da corrente de recuperação inversa Irr.
- Maior robustez da SOA (Safe Operating Area), coeficiente de temperatura positivo (PTC), para facilitar a ligação em paralelo.
A densidade de corrente do novo chip IGBT é 94% da de um IGBT convencional, enquanto a densidade de corrente do chip do díodo permanece inalterada. Com corrente nominal e a 125 °C, o novo IGBT opera com uma tensão de saturação coletor-emissor VCE(sat) 30% inferior à dos IGBT convencionais. Além disso, a corrente de pico do coletor (ou seja, a Irr do díodo) é reduzida em 20% e, consequentemente, a energia de ativação Eon do IGBT é reduzida em 10%.
Em síntese, o novo IGBT melhora a relação VCE(sat)/Eoff em 25% sem comprometer a robustez. O novo díodo também melhora o Eon reduzindo o Irr, enquanto o comportamento de recuperação inversa suave garante a manutenção das propriedades de robustez dos projetos de díodos convencionais. Além disso, a temperatura máxima de funcionamento aumenta de 125 °C para 150 °C, enquanto a temperatura mínima de armazenamento sobe de -40 °C para -55 °C. Apesar do aumento da temperatura de funcionamento, os novos módulos atingem a mesma vida útil que os módulos convencionais da série H, mesmo com as mesmas flutuações de temperatura na placa traseira do módulo. Ao contrário dos módulos IGBT de alta potência convencionais de 4,5 e 6,5 kV, a nova tecnologia de ligação por fio também melhora a capacidade de ciclagem de energia.
A Mitsubishi Electric oferece os módulos IGBT de alta potência da série R numa configuração única de 1200 A/4,5 kV num encapsulamento padrão (tensão de isolamento Vaisl = 6 kV), bem como versões de 800 A/4,5 kV e 1200 A/4,5 kV num encapsulamento de alto isolamento (tensão de isolamento Vaisl = 10,2 kV). Um módulo duplo com um díodo de roda livre correspondente e um encapsulamento de alto isolamento também está disponível. O módulo único de 750 A/6,5 kV da série R de 6,5 kV já passou da fase de desenvolvimento para a produção em série.
A Mitsubishi Electric alcançou um marco na área dos módulos de alta tensão ao obter a certificação IRIS (International Railway Industry Standard). Esta certificação foi atribuída à Mitsubishi Electric, a primeira empresa japonesa a recebê-la, em março de 2009. As instalações de investigação, produção e testes de componentes semicondutores nas fábricas de dispositivos de potência da Mitsubishi Electric Corporation em Fukuoka e Kumamoto, bem como na fábrica da Sun-A em Nijo, foram auditadas com sucesso. Isto confirma que a Mitsubishi Electric fornece produtos e serviços certificados e de alta qualidade para a indústria ferroviária. O IRIS é um padrão de qualidade estabelecido pela Associação Europeia da Indústria Ferroviária (UNIFE) para fornecedores ferroviários, abrangendo as seguintes áreas: gestão de projetos (desde a conceção e desenvolvimento ao serviço pós-venda, gestão de concursos e gestão de mudanças), fiabilidade e manutenção, e segurança do produto.
Autor: Dr. Prasad Bhalerao, Especialista em Marketing de Produto para Módulos IGBT de Alta Potência na Divisão Europeia de Semicondutores da Mitsubishi Electric.
