安森美（onsemi）在2024年先后推出兩款超強功率半導體模塊新貴，IGBT模塊系列——SPM31IPM，QDual3。值得注意的是，背后都提到采用了最新的FS7技術，主要性能拉滿，形成業內獨特的領先優勢。

解密FS7“附體”的超能力

眾所周知，IGBT是一種廣泛應用于電力電子領域的半導體器件，結合了金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）和雙極結型晶體管（BJT）的優點，具有高輸入阻抗和低導通電壓降的特點。而安森美的FieldStop技術則是IGBT的一種改進技術，通過在器件的漂移區引入一個場截止層來優化其性能，實現更低的導通損耗、更快的開關速度、更高的熱性能，以及更高的耐壓能力。

安森美最新的IGBT 技術Field Stop 7 (場阻，FS7)其性能比前幾代產品有所提升。該技術經過優化，分為兩種不同的版本。第一種版本稱為R系列，即中速器件。這些器件針對飽和狀態下的低集電極到發射極電壓進行了優化，可在電機控制等開關頻率較低的應用中降低導通損耗。

第二種版本是S系列，即高速器件。這些器件針對最低開關損耗進行了優化，可用于高功率轉換，如商用太陽能逆變器、不間斷電源和儲能系統。兩種版本都包含一個針對低正向電壓和柔軟度進行了優化的反并聯二極管。

這里展示了R系列或低VCE(sat)器件的性能特征。直流性能曲線表明，+25℃時V CE(sat)極低，為1.37 V，二極管正向電壓為1.74 V。交流性能曲線表明，在1200 V、150A 型號上測試的開關損耗非常低，短路耐受時間約為8 μs。

FS7IGBT 是高性能器件，額定電壓為1,200 V，額定電流范圍為40A 至160A。適用于高功率太陽能逆變器、不間斷電源、儲能系統和電機控制等要求苛刻的應用。1,200V FS7 器件提供低VCE(sat)版本，以改善導通損耗，以及低開關損耗版本改善開關損耗。

最新的SPM31智能功率模塊解讀

今年初推出的最新一代FS7IGBT產品是支持1200V的SPM31智能功率模塊(IPM)。SPM31IPM主要優勢是效率更高、體積更小、功率密度更高，因此總系統成本低于市場上其他解決方案。

由于使用優化的IGBT可實現更高的效率，這些IPM非常適合三相逆變器驅動應用，例如熱泵、商用HVAC系統、伺服電機以及工業泵和風扇。與上一代產品相比，采用FS7 IGBT 技術的25A 額定SPM31 可將功率損耗降低高達10%，并將功率密度提高高達9%。

這些高度集成的模塊包含柵極驅動IC，多個模塊內保護功能以及FS7IGBT，可實現業界領先的熱性能，并能夠支持15A,25A和35A三種電流規格。。憑借一流的功率密度，SPM31FS7 IGBT IPM 是節省安裝空間、提高性能預期并縮短開發時間的理想解決方案。此外，SPM31IPM 還具有以下優勢：

柵極驅動器和保護裝置的控制

低損耗、具有抗短路能力的額定IGBT

三相下橋IGBT的源極分開引出，以支持多種控制算法

內置欠壓保護（UVP）

內置自舉二極管和自舉限流電阻

內置高速高壓集成電路

單接地電源

面向逆變器應用的先進電源技術

在今年年中，安森美再次發布功率模塊產品——第7 代1200V QDual3IGBT功率模塊。與其他同類產品相比，該模塊的功率密度更高，且提供高10%的輸出功率。

該800AQDual3 模塊同樣基于新的場截止第7代IGBT技術，應用于150千瓦的逆變器中時，QDual3模塊的損耗比同類最接近的競品少200W，從而大大縮減散熱器的尺寸。QDual3模塊專為在惡劣條件下工作而設計，非常適合用于大功率變流器，例如集中式光伏逆變器、儲能系統(ESS)、商用農業車輛（CAV）和工業電機驅動器。

QDual3 模塊集成了新一代1200VFS7 IGBT和二極管技術，可為大功率應用提供更優異的性能。與前幾代產品相比，基于FS7的技術能顯著改善導通損耗。

FS7技術增強了關鍵性能參數

在FS7IGBT工藝中，溝槽窄臺面帶來了低VCE(SAT)和高功率密度，而質子注入多重緩沖確保了穩健性和軟開關特性。如前面提到，安森美中速FS7器件的VCE(SAT)低至1.65V，適用于運動控制應用；而其FS7快速產品的EOFF僅57μJ/A，針對于像太陽能逆變器和CAV等高功率應用而言，這些特性非常重要。

FS7 IGBT 尺寸更小，功率密度更高

目前，根據不同的應用需求有兩種產品可供選擇——NXH800H120L7QDSG和SNXH800H120L7QDSG。專用QDual3半橋IGBT模塊NXH800H120L7QDSG適用于集中式光伏逆變器、儲能系統、不間斷電源(UPS)；而SNXH800H120L7QDSG則適用于CAV。這兩款器件均基于FS7技術打造，VCE(SAT)和EOFF有所改進，進而降低了損耗、提高了能效。

創新型FS7技術使新型QDual3模塊中的芯片尺寸比上一代縮小了30%。這種小型化與先進的封裝相結合，可以顯著提高最大額定電流。在工作溫度高達150攝氏度的電機控制應用中，QDual3的輸出功率為100kW 至340kW，比目前市場上的其他產品高出大約12%。

例如，以當前使用600AIGBT 模塊以ANPC/INPC架構來設計1.725MW逆變器為例，總共將需要36個模塊。然而，若使用額定工作電流為800A的新型NXH800H120L7QDSG和SNXH800H120L7QDSG，設計所需模塊數量將減少9個。相應地，設計的尺寸、重量和成本將節省25%。這對于太陽能應用和CAV應用來說都非常有價值，因為重量的減輕和效率的提高，將使得車輛行駛里程有所增加。

總結

安森美FS7等新型半導體技術支持開發低損耗、大功率器件，以滿足這些領域的效率和可靠性需求。基于這項技術，安森美的新型SPM31IPM和QDual3器件采用緊湊封裝，可實現高功率密度和出色能效，分別為熱泵、商用HVAC系統、伺服電機以及工業泵和風扇，以及集中式光伏逆變器、儲能系統、商用農業車輛和工業電機驅動器帶來主要性能的快速迭代機遇。