trebuie să fii logat
-
întoarce-teX
-
Componente
-
-
Category
-
Semiconductoare
- Diode
- tiristoare
- Module izolate electric
- Redresoare în punte
-
Tranzistoare
- tranzistoare GeneSiC
- Module MOSFET Mitsubishi SiC
- Module MOSFET STARPOWER SiC
- Module MOSFET ABB SiC
- Module IGBT de la MITSUBISHI
- Module de tranzistori MITSUBISHI
- module MITSUBISHI MOSFET
- Module de tranzistori ABB
- Module IGBT de la POWEREX
- Module IGBT - de la INFINEON (EUPEC)
- Elemente semiconductoare din carbură de siliciu
- Accesați subcategoria
- Șoferii
- Blocuri de putere
- Accesați subcategoria
- Traductoare de curent și tensiune LEM
-
Componente pasive (condensatori, rezistențe, siguranțe, filtre)
- Rezistoare
-
Siguranțe
- Siguranțe miniaturale pentru sisteme electronice din seria ABC și AGC
- Siguranțe tubulare cu acțiune rapidă
- Inserții întârziate cu caracteristici GL/GG și AM
- Legături sigure ultra-rapide
- Siguranțe standard britanice și americane cu acțiune rapidă
- Siguranțe cu acțiune rapidă standard european
- Siguranțe de tracțiune
- Siguranțe de înaltă tensiune
- Accesați subcategoria
-
Condensatoare
- Condensatoare pentru motoare
- Condensatoare electrolitice
- Condensatori Icel Film
- Condensatoare de putere
- Condensatoare pentru circuite DC
- Condensatoare de compensare a puterii
- Condensatoare de înaltă tensiune
- Condensatoare pentru încălzire prin inducție
- Condensatoare de impulsuri
- Condensatoare DC LINK
- Condensatoare pentru circuite AC/DC
- Accesați subcategoria
- Filtre anti-interferențe
- Supercondensatoare
-
Protecție la supratensiune
- Descărcătoare de supratensiune pentru aplicații RF
- Descărcătoare de supratensiune pentru sisteme de vedere
- Descărcătoare de supratensiune pentru linia de alimentare
- Descărcătoare de supratensiune cu LED
- Descărcătoare de supratensiune pentru fotovoltaice
- Descărcătoare de supratensiune pentru sisteme de cântărire
- Descărcătoare de supratensiune pentru fieldbus
- Accesați subcategoria
- Filtre de emisii revelatoare TEMPEST
- Accesați subcategoria
-
Relee și Contactoare
- Teoria releelor și contactoarelor
- Relee cu stare solidă trifazată CA
- Relee cu stare solidă DC
- Regulatoare, sisteme de control și accesorii
- Porniri ușoare și contactoare inversoare
- Relee electromecanice
- Contactoare
- Comutatoare rotative
-
Relee cu stare solidă CA monofazate
- Relee cu stare solidă CA monofazate Seria 1 | D2425 | D2450
- Relee semifazate CA monofazate, seria CWA și CWD
- Relee semifazate CA monofazate seriile CMRA și CMRD
- Relee cu stare solidă CA monofazate Seria PS
- Relee cu stare solidă AC seria duble și cvadruple D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- Relee monofazate din seria GN
- Relee cu stare solidă CA monofazate Seria CKR
- Relee monofazate pentru șină DIN AC SERIA ERDA și ERAA
- Relee AC monofazate pentru curent de 150A
- Relee duble cu stare solidă integrate cu radiator pe șină DIN
- Accesați subcategoria
- Relee cu stare solidă imprimabile monofazate CA
- Relee de interfață
- Accesați subcategoria
- Miezuri și alte componente inductive
- Radiatoare, Varistoare, Protectie termica
- Fani
- Aer conditionat, Accesorii tablou, Racitoare
-
Baterii, încărcătoare, surse de alimentare tampon și convertoare
- Baterii, încărcătoare - descriere teoretică
- Baterii litiu-ion. Baterii personalizate. Sistem de management al bateriei (BMS)
- baterii
- Incarcatoare de baterii si accesorii
- UPS și surse de alimentare tampon
- Convertoare si accesorii pentru fotovoltaice
- Stocarea energiei
- Pile de combustibil cu hidrogen
- Celule litiu-ion
- Accesați subcategoria
- Automatizare
-
Cabluri, fire Litz, Conduite, Conexiuni flexibile
- Firele
- Presetupe și manșoane
- Chipurile
-
Cabluri pentru aplicatii speciale
- Cabluri de prelungire și compensare
- Cabluri de termocuplu
- Cabluri de conectare pentru senzori PT
- Cabluri cu mai multe fire de temperatură. -60°C până la +1400°C
- Cabluri de medie tensiune SILICOUL
- Cabluri de aprindere
- Cabluri de incalzire
- Cabluri cu un singur conductor temp. -60°C până la +450°C
- Fire de cale ferată
- Cabluri de încălzire în ex
- Cabluri pentru industria de apărare
- Accesați subcategoria
- tricouri
-
Impletituri
- Impletituri plate
- Impletituri rotunde
- Impletituri foarte flexibile - plate
- Impletituri foarte flexibile - rotunde
- Impletituri cilindrice de cupru
- Impletituri si capace cilindrice din cupru
- Curele flexibile de împământare
- Impletituri cilindrice din otel zincat si inoxidabil
- Impletituri de cupru izolate PVC - temperatura de pana la 85 de grade C
- Impletituri plate din aluminiu
- Kit de conectare - impletituri si tuburi
- Accesați subcategoria
- Echipament de tracțiune
- Capse de cablu
- Sine flexibile izolate
- Sine flexibile multistrat
- Sisteme de management al cablurilor
- Accesați subcategoria
- Vezi toate categoriile
-
Semiconductoare
-
-
- Furnizori
-
Aplicații
- Automatizare HVAC
- Automatizare industrială
- Băncile de energie
- Cercetare si masuratori de laborator
- Componente pentru zonele cu pericol de explozie (EX)
- Echipament industrial de protectie
- Echipamente pentru dulapuri de distributie si control
- Exploatare minieră, metalurgie și turnătorie
- Imprimare
- Încălzire prin inducție
- Inginerie energetică
- Mașini CNC
- Masini de sudura si sudori
- Mașini de uscare și prelucrare a lemnului
- Masini pentru termoformarea materialelor plastice
- Măsurarea și reglarea temperaturii
- Motoare si transformatoare
- Surse de alimentare (UPS) și sisteme redresoare
- Tracțiune cu tramvai și feroviar
- Unități DC și AC (invertoare)
-
Instalare
-
-
Inductori
-
-
Dispozitive de inducție
-
-
Serviciu
-
- Kontakt
- Zobacz wszystkie kategorie
1200V SiC Hybrid IGBT Modules for High Frequency Applications

1200V SiC Hybrid IGBT Modules for High Frequency Applications
Dedicated IGBT-modules for high switching frequency operation have been successfully introduced to the market over the past years. Typical applications are X-ray generators, CT-scanners, induction heating, welding, plasma cutters or inverters for isolated or contactless electrical power conversion.
By Eckhard Thal, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen, Germany
The switching frequency in those applications is usually higher than 20kHz, thus exceeding the range for which standard industrial IGBTmodules are optimized for. Since several years Mitsubishi Electric is offering a dedicated IGBT-series for those high frequency applications, called NFH-series. For reducing the switching loss it is using IGBT-chips with an optimized trade-off between Vce(sat) and Eoff. As next innovation step Mitsubishi Electric now is introducing it’s Silicon Carbide Chip technology to this proven NFH-series design.
Hybrid SiC-IGBT module approach
A series of 1200V dual modules with current ratings between 100A and 600A was developed [1] by using SiC Schottky Barrier Diodes (SBD). This approach is called “Hybrid SiC” module. For better understanding the used terminology, please refer to Figure 1. A hybrid SiC module is containing Silicon-based IGBT in combination with SiCbased Schottky Barrier diodes. The IGBT-chips are kept the same in both the conventional NFH-series and new hybrid SiC NFH-series.

Figure 1: Evolution of SiC technology in power modules
Type | Voltage | Current | Connection | Baseplate size |
CMH100DY-24NFH | 1200V | 100A | 2in1 | 48x94mm |
CMH150DY-24NFH | 150A | |||
CMH200DU-24NFH | 200A | 62x108mm | ||
CMH300DU-24NFH | 300A | |||
CMH400DU-24NFH | 400A | 80x110mm | ||
CMH600DU-24NFH | 600A |
Table 1: Line-up

Figure 2: Line-up and Package outlines
The principle switching waveforms are given in Figure 1. Due to the fact that Schottky diodes as unipolar semiconductors don’t have any reverse recovery charge, there is no reverse recovery loss. The absence of diode reverse recovery current on the other hand leads to a substantial reduction of IGBT turn-on energy.
A further reduction of total power loss can be achieved if both the active switch and the free-wheeling diode are made of SiC. This approach is called “Full SiC” module.
Line-up & Package outlines
The line-up of new hybrid SiC NFH-series is shown in table 1; the package outlines are given in Figure 2. For the middle and large size packages the main terminals are located at the side of the housing. This arrangement allows using a laminated main terminal structure inside the module for reducing the internal package inductance Lint. For all current ratings of both middle and large size package this internal package inductance is in the range of 18…22nH (defi ned between Pand N - main terminals).
Switching behavior
The turn-on waveforms under inductive load condition of conventional NFH-module CM600DU-24NFH and new hybrid SiC module CMH600DU-24NFH are shown in Figure 3. Taking into account that both module types are using exactly the same IGBT-chips the difference in switching waveform is entirely the result of difference in free-wheel diode behavior. The key difference between both current waveforms can be explained by the lack of reverse recovery charge (and consequently the diode’s reverse recovery current) in the hybrid SiC module CMH600DU-24NFH as the Schottky Barrier Diode is a unipolar semiconductor. Consequently both the turn-off loss of freewheeling diode and the turn-on loss of IGBT under inductive load switching are drastically reduced, as it can be seen in the switching energy diagrams given in Figure 4 and 5.
Loss performance comparison
A power loss simulation under inverter operation conditions (hard switching) with sine-wave PWM reveals the big impact of using SiC Schottky diodes instead of conventional Si-diodes for the NFH-series modules: at fc=30kHz the hybrid SiC module has just half of the total losses of its Si-counterpart, see Figure 6.
The dependency of total module power loss on PWM switching frequency fc is given in Figure 7. From this diagram it can be derived that the total power loss of new hybrid SiC type CMH600DU-24NFH at fc=50kHz is at the same level as its full Si-counterpart at fc=17kHz. Considering that both modules CMH600DU-24NFH and CM600DU24NFH have the same power loss handling capability (same baseplate size and hence the same Rth(c-f); same Rth(j-c) for IGBT) it seems to be possible for such applications to triple the switching frequency fc while keeping the module power loss at the same level.

Figure 3: Ic-waveforms at turn-on

Figure 4: IGBT turn-on energy E(on) vs. current
Application benefits
The described improvements in switching loss performance under hard switching conditions are offering system benefi ts basically in two directions when using the new hybrid SiC NFH-series: The most obvious one is the possibility of increasing the switching frequency fc. The size of inductive components in a power electronic system is often determined by the switching frequency. Consequently an increase of fc can help to reduce size (and cost) of those inductive components. Also the dynamic response of a power electronic system can be improved by increasing fc. Another direction is improving the energy effi ciency of a power electronic system. This is an interesting option especially in application where low system effi ciency is penalized. In general reducing the power loss dissipated in the IGBT modules will help to reduce heat sink size. This is interesting for such applications where heat sink is the limiting factor for system size reduction. Another potential benefi t of using the new hybrid SiC series can be expected in soft switching applications. Here the principle absence of reverse recovery charge at diode turn-off can contribute to a further power loss reduction.

Figure 5: Freewheeling diode turn-off energy vs. current

Figure 6: Power loss simulation (inverter operation with sinus PWM)
Summary and outlook
By using Mitsubishi’s new hybrid SiC IGBT modules for high frequency applications a drastical reduction of switching loss is possible. The use of SiC Schottky Barrier diodes instead of conventional Silicon diodes as freewheeling diodes in the modules of NFH-series is eliminating the reverse recovery charge at freewheeling diode turnoff. Under hard switching inverter operation conditions this allows to increase the switching frequency by a factor of 2…3 compared with conventional Si-based IGBT modules.

Figure 7: Power loss versus PWM switching frequency fc
Application benefi ts can be also expected when using the new hybrid SiC modules in soft switching applications due to the absence of reverse recovery charge at diode turn-off. Here further investigations are needed.
Literature
[1] “Mitsubishi Electric to Ship Sample Hybrid SiC Power Semiconductor Modules for High-frequency Switching Applications”; Press Release of Mitsubishi Electric Corporation; Tokyo, May 15, 2014
Related posts


Leave a comment