日本东芝D&S量产高压IEGT功率半导体新产品
2026-06-23 11:51
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维度网讯,东芝电子元件及存储装置株式会社(Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation,简称“东芝D&S”)于2026年6月15日宣布,已成功开发额定电压为6500V的沟槽型第二代注入增强型绝缘栅晶体管(IEGT)芯片,并实现量产商用。该芯片首次将电压等级从行业标准的4500V提升至6500V,主要面向高压直流输电(HVDC)系统、静止同步补偿器(STATCOM)及工业电机驱动等高压功率转换应用。采用该芯片的6500V/2000A压接式IEGT产品“ST2000JXH35A”已于2026年2月发布,此次芯片级开发完成标志着该产品进入全面量产阶段。

东芝D&S总部位于日本川崎市,是东芝集团旗下负责半导体及存储产品的核心子公司。IEGT是东芝独创的功率半导体技术,属于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)家族的一员,专为高压大功率应用而设计。在全球脱碳趋势推动下,可再生能源发电场与消费区域往往相距遥远,推动了高压直流输电系统在长距离、大容量电力传输中的部署。与此同时,电网稳定性日益重要,STATCOM的应用也在持续扩展。在这些高压功率转换系统中,功率半导体器件需要串联使用。提高单个器件的电压等级可减少串联数量,从而简化系统配置并缩小设备尺寸。

此前,东芝已量产4500V级压接式IEGT器件。然而,实现6500V级可靠运行面临两大技术挑战:一是在更高电压条件下确保足够的关断能力和短路耐受能力,这需要精确控制器件内部的载流子输运;二是偏压测试中观察到的击穿电压波动问题。为此,东芝在新型6500V IEGT芯片的元胞区采用了短路虚拟元胞结构,消除了可能导致电位分布不稳定的浮空区域;优化了虚拟沟槽间的台面宽度,并在P-base层下方引入了N-barrier层。这些结构优化改善了载流子分布与输运,使关断时电流分布更加均匀,从而在高电压条件下实现了稳定的关断能力和短路耐受能力。同时,东芝确认该芯片在导通损耗与开关损耗之间的权衡关系上也有所改善。在终端区域,器件采用了保护环与半绝缘层相结合的电场分散结构,实现了超过6500V的击穿电压;半绝缘层与硅之间界面工艺的优化则抑制了偏压应力下的击穿电压波动。

基于该芯片的6500V/2000A压接式IEGT“ST2000JXH35A”,在高压直流输电系统中相比4500V器件可减少约33%的串联器件数量。这一改进可直接降低设备重量与体积,从而减少海上风电场换流站的施工与运输成本。该产品采用压接式封装,支持双面冷却和密封结构,确保长期工业运行的可靠性。该技术已于2026年6月9日至11日在德国纽伦堡举办的PCIM Europe 2026展会上展示。东芝表示,将继续开发用于高压功率转换应用的压接式IEGT,并扩展其产品线。

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