IGBT｜基礎篇
內建快速恢復二極體（FRD）的IGBT
2024.04.24
重點
・針對將IGBT和FRD配套使用的逆變器或馬達驅動等應用，有內建FRD的IGBT可用。
・內建FRD需要具有高速trr特性以減少損耗，同時，低振鈴和低雜訊的軟恢復特性對於EMC設計而言是非常重要的。
IGBT的產品系列中包括內建快速恢復二極體（以下簡稱FRD）的產品類型。
IGBT的產品系列中包括內建快速恢復二極體（以下簡稱FRD）的產品類型。
內建快速恢復二極體（FRD）的IGBT
在使用IGBT的逆變器和馬達驅動應用中，二極體也會被用作切換期間產生的反向電流的路徑。這種二極體稱為“續流二極體”，通常使用“FRD”。針對將IGBT和FRD配套使用的應用，有內建FRD的IGBT可用。
內建FRD的IGBT，其技術規格書中會標明內建FRD，通常，如下圖所示，其引腳配置圖中會顯示FRD是內建的。另外，除了IGBT的規格之外，技術規格書中還會提供內建FRD的規格。
由於不需要外接FRD，因此內建FRD的優點包括可減少元件數量和安裝面積，並提高可靠性。
內建於IGBT中的FRD的反向恢復特性和振鈴
在逆變器和馬達驅動應用中，續流二極體需要具備的重要特性之一是高速，即反向恢復時間trr短。正如“在馬達應用中區分使用功率元件”中所述，切換時的開通損耗受反向恢復電流的影響很大，因此需要使用具有高速trr特性的FRD來降低損耗。也就是說，內建於IGBT中的FRD也需要具備高速trr特性。
另一個關鍵要點是內建FRD的振鈴。對於FRD而言，trr速度快意味著反向恢復電流急遽收斂，所以會發生振鈴（雜訊），而這從EMC的角度看就成了問題。因此，要求FRD的反向恢復特性需要具有trr短且可柔和地收斂的特點。有這種考慮的產品稱為“軟恢復型”。
作為範例，下面給出了內建軟恢復型FRD的RGT系列IGBT，與內建普通FRD的IGBT之間的FRD反向恢復特性比較圖。
RGS系列和RGT系列的內建FRD，即使在di/dt=1000A/μs的高速切換條件下，儘管反向恢復電流的收斂速度很快也可以實現軟恢復，即使在Tj=125℃的高溫條件下，也沒有發生振鈴。而普通產品的情況下，可以看出發生了嚴重的振鈴。
雖然內建FRD的IGBT用起來非常方便，但還是需要仔細確認其內建FRD的反向恢復特性，這是非常關鍵的要點，因為在處理高電壓和大電流的系統中發生的振鈴和突波很大，會對EMC造成較大影響。
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