三菱电机发布新型XB系列HVIGBT模块

新品发布

XB系列HVIGBT模块（3.3kV/1500A型）

三菱电机集团近日宣布，将于5月1日开始供应其新型XB系列高压绝缘栅双极型晶体管（HVIGBT）模块的样品。该模块是一款3.3kV/1500A的大容量功率半导体，专为轨道交通车辆等大型工业设备设计。通过采用专有的二极管和IGBT元件，以及独特的芯片终端结构，该模块的抗湿性得到显著提升，有助于提高在多样化环境中运行的大型工业设备逆变器的效率和可靠性。三菱电机将在PCIM Expo&Conference 2025（5月6-8日，德国纽伦堡）展出这款XB系列HVIGBT模块。

能实现高效电能转换的功率半导体正日益广泛应用于脱碳领域。用于大型工业设备的功率半导体模块主要应用于电力相关系统的电能转换装置，包括轨道交通牵引系统、电源设备和直流输电等领域。为提升电能转换效率以实现脱碳目标，市场对大型工业设备用功率半导体模块提出了更高功率和更高效率的要求。此类模块还需具备优异的抗湿性能，以确保在温湿度变化剧烈的严苛环境（包括户外应用场景）中稳定运行。功率半导体芯片可分为实现电能转换与输出的有源区（active region）和稳定电压的终端区（termination region）。在高湿度环境下，需要更宽的终端区结构来防止因潮湿导致的耐电压性能劣化。然而，这带来了一个技术矛盾：扩大终端区会导致有源区变窄，使得功率半导体芯片难以同时实现高功率、低损耗性能与抗湿性能的平衡。

新型3.3kV/1500A XB系列HVIGBT模块采用了三菱电机专有的RFC（Relaxed Field of Cathode）二极管和载流子存储式沟槽栅双极型晶体管（CSTBT1）结构的IGBT元件。特别值得一提的是，该模块的总开关损耗较前代产品降低了约15%2，有助于提高逆变器的效率。同时，其反向恢复安全工作区（RRSOA）容限较前代产品扩大了约25%3，进一步增强了逆变器的可靠性。

此外，通过在芯片终端区域采用新型电场弛豫结构4和表面电荷控制结构5，三菱电机成功将终端区域面积缩小约30%，同时使产品抗湿性达到现有产品的约20倍6，有助于提升高湿度环境下逆变器的运行稳定性。通过进一步提高各类环境下大型工业设备逆变器的效率和可靠性，该模块有望为碳中和目标的实现做出贡献。

产 品 特 点

采用专有RFC二极管、IGBT元件及CSTBT结构，实现更高效率、更可靠的逆变器

搭载三菱电机专有RFC二极管和CSTBT结构的IGBT元件，总开关损耗较现有产品降低约15%2，显著提升逆变器能效

专有RFC二极管将反向恢复安全工作区（RRSOA）容限较前代产品扩大约25%3，通过抑制开关过程中反向恢复电流7和反向电压8对器件的损坏，提高逆变器可靠性

专有芯片终端结构提升抗湿性，保障逆变器稳定运行

芯片终端区域采用新型电场弛豫结构和表面电荷控制结构，较现有产品终端面积缩小约30%，抗湿性能提升20倍6，确保高湿度环境下逆变器稳定运行

外形尺寸与现有产品兼容，简化逆变器设计

新模块保持与现有产品9相同的外部尺寸，便于直接替换，从而简化和缩短新逆变器的设计流程

主要规格

网站

1 采用载流子存储效应的专有IGBT结构；CSTBT是三菱电机株式会社的商标

2 在Tj=150℃、VCC=1800V、IC=1500A条件下，现有型号CM1500HC-66R与新产品在Eon+Eoff+Erec指标上的对比

3 现有型号CM1500HC-66R与新产品在RRSOA区域内VCE与Irr乘积Prr指标上的对比

4 采用具有优化布局的p型半导体区域且间距逐渐扩大的专有结构

5 采用半绝缘膜与半导体区域直接接触的专有结构，确保电荷稳定耗散

6 XB系列与现有H系列产品的凝结阻力验证测试结果（额定电压3.3kV/额定电流1200A条件下）

7 二极管从正向切换至反向时产生的暂时反向电流

8 施加于二极管的反向电压

9 与现有H系列3.3kV/1200A产品及R系列3.3kV/1500A产品的对比

关于三菱电机

三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业。截止2024年3月31日的财年，集团营收52579亿日元（约合美元348亿）。作为一家技术主导型企业，三菱电机拥有多项专利技术，并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场，三菱电机从事开发和生产半导体已有69年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。