三菱电机推出两款4.5kV/1200A XB系列高压IGBT模块
三菱电机于2025年12月2日宣布，将于12月9日正式推出两款全新4.5kV/1200A XB系列高压IGBT（HVIGBT）模块，分别为标准绝缘型（6.0kVrms）和高绝缘型（10.0kVrms）。这两款模块专为轨道交通、大型工业设备等高功率应用场景设计，具备出色的抗湿性能，有助于提升变流器在复杂环境下的效率和运行稳定性。三菱电机计划在2026年1月21日至23日举行的第40届日本国际电子科技博览会上展示该系列产品，同时也在北美、欧洲、中国、印度等多个地区展会进行推广。
随着脱碳技术的加速发展，功率半导体在能源转换领域中的作用愈发关键。在轨道交通牵引系统、电力传输装置、直流输电系统及电源设备中，高压IGBT模块被广泛部署，负责高效电能转换。尤其在诸如户外等温湿度波动剧烈的环境中，模块需要具备足够的抗湿能力，以确保电力系统的长期稳定运行。
在IGBT芯片结构中，有源区负责电能的转换与输出，而终端区则用于维持电压稳定。然而，高湿度环境下，终端区的电场分布容易因湿气干扰而劣化，从而影响整体耐压能力。为解决这一问题，通常需要扩大终端区的尺寸，但这又会导致有源区面积缩小，进而影响芯片的功率密度与性能表现。因此，如何在提升抗湿性的同时，不牺牲功率和低损耗特性，成为设计上的重要挑战。
针对这一挑战，新推出的XB系列模块采用了三菱电机独有的RFC二极管和载流子存储式沟槽栅双极型晶体管（CSTBT）。通过在芯片终端区域引入新型电场弛豫结构和表面电荷控制技术，终端区域面积相比现有产品缩小了约30%，同时抗湿性提升了20倍。此外，与现有产品相比，该模块的总开关损耗降低了约5%，二极管的反向恢复安全工作区（RRSOA）提高了2.5倍，进一步增强了系统稳定性与可靠性。
强化抗湿能力，提升变流器运行稳定性
- 采用新型电场弛豫结构和表面电荷控制技术，减小终端区域面积，显著提升抗湿性能，确保变流器在高湿度环境下稳定运行。
内置高性能芯片，构建更高效、可靠的变流系统
- 集成RFC二极管与CSTBT结构的IGBT芯片，有效降低开关损耗，提升变流效率。
- RFC二极管显著扩展反向恢复安全工作区，避免反向恢复电流和电压对器件造成损害，增强系统可靠性。
兼容现有封装，简化系统设计
- 新模块在尺寸上与现有产品保持一致，便于直接替换，缩短新系统的设计与开发周期。
XB系列模块是三菱电机在功率器件领域的重要产品线延伸。更多关于功率器件的信息，可访问：MitsubishiElectric功率器件官网。
技术术语说明
- 1. CSTBT：采用载流子存储效应的专有IGBT结构。
- 2. 电场弛豫结构：通过优化布局的p型半导体区域，使间距逐步扩大，从而缓解电场集中。
- 3. 表面电荷控制技术：利用半绝缘膜与半导体直接接触，确保电荷稳定耗散。
- 4. 凝结阻力测试：基于3.3kV等级XB系列与H系列产品的对比结果，终端设计在3.3kV和4.5kV产品中一致。
- 5. 开关损耗对比：在Tj=125°C、VCC=2800V、IC=1200A条件下，与CM1200HC-90R型号在Eon+Eoff+Erec指标上对比。
- 6. RRSOA对比：与CM1200HC-90R在RRSOA区域内Prr（VCE×Irr）指标的对比。
- 7. 反向恢复电流：二极管从正向切换至反向时产生的暂态电流。
- 8. 反向恢复电压：二极管承受的反向电压。
- 9. 尺寸与性能对比：与现有H系列4.5kV/900A及R系列4.5kV/1200A产品进行比较。