IGBT4 技术特性
IGBT4 是应用最广泛的 IGBT 芯片技术，采用场截止和沟槽栅结构。 通过使用薄晶圆和优化背面结构，进一步降低了开关损耗，开关软度也得到了改善。 最大允许工作结温从 125°（IGBT3）升至 150°，进一步提高了器件的输出电流能力。
IGBT4 包括 600V、1200V 和 1700V 芯片，系列名称分别为 T4、E4 和 P4。 T4 适用于小功率应用，开关频率最高可达 20kHz；E4 适用于中功率应用，开关频率最高可达 8kHz；而 P4 由于进一步优化了开关软特性，主要适用于高功率应用，开关频率最高可达 3kHz。
IGBT5 技术特性
IGBT5 具有与 IGBT4 相同的场截止和沟槽栅结构，但 IGBT5 的芯片表面覆盖了一层铜（其他芯片表面金属化都用的铝），铜的通流能力和热容都远远优于铝，确保了 10us 短路电流能力。IGBT5 模块封装采用先进的 .XT 封装，工作结温可达 175°。 IGBT5包括E5、P5系列下的1200V和1700V芯片，代表产品为FF1200R12IE5、FF1800R12IP5。
图 1 IGBT4 和 IGBT5 芯片结构
E4、P4、P5 软度特性比较
IGBT5-P5的开关特性在IGBT4基础上进行了优化，相比P4、E4，P5具有很高的关断软度、更长的关断时间和更低的电压尖峰。图2为FF1800R17IP5在2倍额定电流下的关断波形，在Icnom=3600A、Rgoff=0.82ohm时，没有出现振荡，电压过冲也很安全。此外，P5 在功率损耗方面也表现出很好的性能。
图2 FF1800R17IP5关断波形
E4、P4、P5 功率损耗和尖峰电压对比
P5芯片因为采用更薄的芯片厚度和优化的芯片结构，导通压降明显降低。P5,P4,E4三款芯片的额定电流与饱和压降数据如表1。
在 Tvj.op=25℃ 时，P5比E4具有更低的饱和压降，并且P5的输出电流能力也更强。在Tvj.op=125℃&150℃时，P5与P4具有相同饱和电压水平，但是P5可以通过更大的负荷电流。
表 1 P5、P4、E4 额定电流和饱和电压数据
图3绘制了IGBT5 P5和IGBT4 P4在25℃以及两款芯片各自最大允许工作结温下的输出特性曲线。
在Tvj.op=25℃，相同的输出电流条件下，IGBT5 P5集电极与发射极两端的压差比IGBT4-P4更低；即使工作在最高结温时，P5与P4相差25℃，但P5仍然具有更低的饱和压降。芯片的饱和压降越低，芯片在输出电流时承受的电压越小，根据P=U*I，因此产生的导通损耗也就越小。
图 3 IGBT5 P5 和 IGBT4 P4 的输出特性曲线
在25℃和150℃，VDC=1000V，Ic=1000A情况下，P4,E4,P5三款芯片损耗数据结果如表2。在Tvj.op=25℃时，P5芯片的开通损耗，关断损耗相比于P4都较低。P5的总损耗比P4低18.3%，P5的总损耗比E4低约8%。在关断期间P5相比于E4和P4，也具有更低的电压尖峰。即使在Tvj.op=150℃，P5的总损耗和电压尖峰也均较低。
表 2 P4、E4、P5 功率损耗数据
结论
本文主要对比了IGBT4-P4，IGBT4-E4和IGBT5-P5的技术特点和电气特性。IGBT5-P5在导通损耗以及电气特性方面性能的提升，降低了静态和动态损耗，芯片功率密度和效率得到改善，同时采用的.XT模块工艺技术实现耐高温和大电流。IGBT5 P5 是风电、光伏和工业驱动应用中高功率逆变器的优秀选择。