近期推出的650V XPT IGBT采用平面技术设计，并改进了寄生电阻的降低方法。由此产生的器件性能与现代沟槽场阻器件相当，但避免了沟槽器件的缺点，例如高输入电容以及由此导致的高导通和关断栅极电流。
由于无需寿命控制工艺，器件在导通电压下具有正温度系数，便于并联连接。通过优化发射极设计，这些650V XPT IGBT能够满足快速开关性能的需求。
图1展示了中速和高速版本650V XPT IGBT的Vce(sat)-Eoff补偿曲线。
XPT特性：
XPT IGBT的设计目标是在保持低导通电压的同时，提供低开关损耗。这是通过提高安全工作区(SOA)和短路容错率实现的。图2显示了平均速度下不同温度下的输出特性。
XPT IGBT 的典型 Vce(sat) 低至1.6V（I<sub>om</sub>，25°C）和1.85V（I<sub>om，150°C）。XPT IGBT 的正温度系数可提供负反馈，使其适用于模块或电路的并联组装。除了低 Vce(sat) 外，XPT IGBT 在 150°C 时还具有低截止电流泄漏（<100mA@650V），其最高结温为 175°C。
图 3 和图 4 显示了 650V XPT IGBT 在 150°C、100A、中速条件下的开关特性。.
如图 3 所示，电流波形（蓝色）表现出平滑的开关特性，降低了电磁干扰，并具有较低的过电压瞬态。关断期间的线性电压上升和较短的电流尾部导致损耗较小（Eoff = 3.6mJ @ 150°C，300 V，100 A）。
XPT IGBT 具有较低的栅极负载 (Qg = 140nC@0/15 V)，因此所需的栅极控制功耗更低。
XPT 和 SONIC——完美组合
当 XPT IGBT 与 IXYS SONIC 二极管配合使用时，可实现降低点火损耗的最佳组合，该二极管也具有低功率导通和优异的温度性能。.
SONIC二极管具有平滑的恢复特性，即使在低电流和低温条件下（通常情况下二极管会发生爆裂），也能使XPT IGBT在高di/dt值下保持导通。SONIC
二极管在不适宜的电流下关断时仍能保持平滑的开关特性，从而降低电磁干扰问题。
如图 4 所示，SONIC 二极管兼具低反向恢复电流和短反向恢复时间，从而最大限度地降低了 XPT IGBT 的导通能量（Eon IGBT=1.2mJ@300V， 100A@1600A/ms ）。SONIC 二极管的正向电压 (Vf) 对温度的敏感性较低，因此更适合二极管并联工作，并能最大限度地降低开关损耗。
XPT 稳健性特征
IGBT在短路条件下的性能是电机控制应用中的关键问题，IXYS XPT IGBT在短路测试中展现了卓越的稳定性能。该芯片设计经过优化，可提供约为额定电流四倍的短路电流，从而确保了其优异的短路性能。
图5展示了XPT 50A、650V、中速IGBT在150°C、400V母线电压下，栅极电压为+/-15V、短路持续10ms时的性能表现。
XPT IGBT 技术的特性测试表明，该器件在高电压和高温下短路 10 毫秒后仍表现出极高的鲁棒性，且未影响其特性。IXYS XPT IGBT 在 650V 电压下，结温 150°C 时，其 RBSOA 可达标称电流的两倍。.
XPT产品路线图
：XPT 650V IGBT计划推出10A、15A、20A、30A、50A、75A、100A和200A的中速版本，以及适用于太阳能逆变器和焊接机等快速开关应用的快速开关版本。50A和100A芯片版本率先上市，目前已提供样品。（另有与SiC结合的版本，可用于特殊应用和客户需求。）
封装选项，新型 Isoplus-SMPD™
这些 XPT™ IGBT 芯片提供标准分立模块封装和新型 Isoplus-SMPD™（表面贴装功率器件）封装。我们的目标是开发一种基于 IXYS ISOPLUS™ 技术的小型化、高灵活性封装，以便构建不同的电路。我们与 SEW Eurodrive GmbH & Co.KG 的开发团队共同探讨并分析了应用需求和设计细节，最终打造出一款更适合高效应用的产品。.
ISOPLUS™系列产品采用DCB基板，为背面提供绝缘。由于无需单独的绝缘层，因此降低了组装难度。传递模塑工艺打造出坚固的器件本体，并允许使用厚度仅为0.38毫米的超薄DCB基板，进一步降低了热阻。.
在标准分立元件中，芯片直接焊接在铜基板上，而铜基板和芯片之间的热膨胀系数各不相同。较大的温度变化，无论是温度变化还是功率应力引起的温度变化，都可能导致芯片出现裂纹等缺陷。.
Isoplus-SMPD™封装的优势显著降低了这种应力，其原因在于硅芯片与芯片所安装的数字电路板（DCB）之间具有更高的兼容性。此外，DCB的低热阻使其在不同负载下温升极低，从而能够在低温下承受应力，这是高可靠性器件的特征。使用DCB还使得在封装内实现各种低电感电路配置成为可能。目前已提供多种标准配置，例如单相和三相输入的相桥、斩波电路和整流桥，这些配置均采用1200V XPT IGBT（图6）。其他配置将根据客户需求进行开发。基于这些子功能，可以创建更复杂的功率电路，以满足特定应用需求。当然，这些器件也可以并联连接以支持更高的电流。对于 650V XPT IGBT，Isoplus-SMPD™ 中可实现 75A 相腿配置和 200A 单个共封装。.
这种新型封装体积小、重量轻，采用两排引脚，外形类似集成电路 (IC)，但铜含量更低，漏电距离更短。它可与其他标准 SMD 元件一起安装在标准的 SMD 贴片设备上。Isoplus-SMPD™ 器件提供卷带包装和吸塑托盘包装两种选择。.
包括电源组件在内的整个电路板均可采用标准SMD焊接工艺进行组装。与以往一样，这些电源组件的背面（或散热器表面）也必须涂覆一层导热界面材料。之后，即可将这些组件连同PCB一起安装到散热器上。将
集成模块解决方案的功能拆分成更小的单元，在散热方面也具有优势。模块解决方案中的散热集中在一个相对较小的区域，而使用ISOPLUSSMPD™器件后，热源被分散开来，因此能够更好地分布在散热器上。
为了确保低热阻，这些功率器件必须紧贴散热器。施加压力的方式多种多样，例如使用安装夹，或者直接通过电路板对功率器件施加压力。测量结果表明，高压可以降低热阻 (RthJH)，并且在高压下短时间后降低安装力，热阻几乎保持不变（图 7）。然而，即使降低安装力，热阻也会随着时间的推移而改善。大约需要 30 分钟才能使导热膏充分分布并沉降，并将多余的导热膏排出。.
结论：
ISOPLUSSMPD™封装具有良好的静态和动态特性，在短路和雪崩条件下具有良好的鲁棒性，以及3 kV绝缘特性和SMD工艺能力，为工程师提供了一种适用于先进系统电源设计的合适且更灵活的器件，具有优异的性能、可靠性和成本降低。
作者： Iain Imrie、Elmar Wisotzki、Olaf Zschieschang 和 Andreas Laschek-Enders。 IXYS。
