技術小課堂不掉線

加熱時間快，無明火，功率大，

電能熱能轉換效率高，

系統成本低等優點的加持下，

感應加熱已經在家電市場普遍應用。

與此同時，制造商和最終用戶

對感應加熱提出了更加精準的需求。

設計一種大功率，高可靠性，

高集成的感應加熱系統就很有必要。

本期，

從瑞能半導體WG30R135W1

和WG30R140W1著手，

淺談瑞能逆導IGBT

助推感應加熱的卓越實力。

以電磁爐為例，利用交變電流通過線圈產生方向不斷改變的交變磁場，處于交變磁場中的導體的內部將會出現渦旋電流，渦旋電流的焦耳熱效應使導體升溫，從而實現加熱的目的。

下圖是典型的電磁爐結構及電路框圖，其能量的來源主要是鍋具，電容和IGBT組成的單端逆變器產生的交變電流。其中，IGBT是單端逆變器的核心器件。由于RC-IGBT兼具IGBT的優越性能以及反并聯二極管的可靠續流性能，所以RC-IGBT非常適用于感應加熱應用領域。

圖1：典型的電磁爐結構及電路框圖

產品說明

以最新生產的RC-IGBTWG30R135W1和WG30R140W1為例，WG30R135W1是一款1350V耐壓的產品，WG30R140W1是一款1400V耐壓的產品。兩者均是30A的額定電流，TO247封裝。該產品能夠給予客戶更多的設計裕量，能夠滿足電磁爐復雜和惡劣的應用場景，助力電磁爐廠商的設計和應用。

下圖是選擇了一些國內和國際上的產品規格相近的一些產品在整機上做的溫升測試，室溫為25oC, 運行10分鐘，然后記錄下器件的殼溫。從對比的結果上看，瑞能的RC-IGBT產品溫度基本處于同類產品中最優的，這主要得益于RC-IGBT較低的損耗。

圖2：溫升測試產品表現

可靠性表現

由于人們的烹飪習慣和應用場景是不同的，電磁爐的運行工況往往也是非常復雜的。比如在電磁爐的鍋檢或者剛剛啟動的時候，IGBT可能不會實現ZVS，這時電流直接流過電容，此時脈沖電流往往是非常大的，這就要求IGBT能在這種高電壓和大脈沖電流下順利開通，并且保證保證波形平滑無震蕩。

下圖是瑞能RC-IGBT產品和國內某友商在這種狀態下的開通波形，可以看出瑞能RC-IGBT產品能夠在高電壓、大脈沖電流條件下具有穩定平滑的開關波形，可靠性更高。

圖3：瑞能RC-IGBT產品（上）

與國內某友商（下）的開通波形對比

由于應用場景的多樣化，比如在移鍋或者顛鍋或者面臨一些浪涌，就要求IGBT要有較高的擊穿耐壓應力。下圖是實驗室根據客戶工況測試的結果，從中可以看出瑞能RC-IGBT產品具有較強的耐擊穿電壓，可靠性更強。

圖4：瑞能RC-IGBT產品（左）

與國內某友商（右）面對電磁爐不可預測工況的波形對比

看懂RC‐IGBT

RC‐IGBT 為Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor 的簡稱, 是IGBT產品家族針對不同應用特點發展出來的一個重要分支。

圖5：瑞能RC-IGBT的剖面圖

RC‐IGBT 主要是將集電極中的部分P區替換為N區，與發射極中的P區形成PIN二極管。一般IGBT產品往往需要反并聯一個二極管，但是RC‐IGBT通過將續流二極管芯片巧妙的集成到IGBT芯片中，可以有效提升晶圓的利用率，以此來實現器件性能的提升和成本的降低。RC-IGBT已經成為感應加熱應用的首選。