Il nuovo IGBT Field Stop Trench è stato confrontato con dispositivi concorrenti che utilizzano una tecnologia field stop simile. Nei test di commutazione a Tj=25oC, Ic=80A, Vce=400V, Vge=15V e Rg=5Ohm, il dispositivo FGH75T65UPD ha mostrato una perdita di energia allo switch-off di 183uJ.
L’IGBT concorrente da 75A/600V ha raggiunto invece una perdita di commutazione di 231uJ. Passando al recovery inverso del diodo presente nel package in condizioni di test If=40A, Tj=125oC, Vr=400V e di/dt=500A/us, il Qrr del nuovo IGBT Field Stop Trench è 1,17uC, assai meno del valore di 3,98uC of dell’IGBT concorrente.
Il valore Qrr limitato riduce le perdite allo switch-on di un IGBT in un leg nel caso di topologie bridge. Le performance di commutazione sono state verificate mediante un inverter fotovoltaico commerciale da 5,5kW collegato alla rete commerciale e dotato di uno stadio boost front-end e di uno stadio inverter full-bridge controllato bipolare. Le frequenze di commutazione di entrambi gli stadi sono pari a 19kHz. Lo stadio boost rimane invariato rispetto al design originale, mentre il dispositivo FGH75T65UPD e l’IGBT concorrente sono stati applicati allo stadio inverter full-bridge.
La Figura 2 mostra i test di efficienza condotti sul dispositivo FGH75T65UPD e sull’IGBT concorrente. I valori di efficienza EURO e CEC pesati sono rispettivamente del 94,37% e 95,08% per il dispositivo FGH75T65UPD e del 93,67% e 94,37% per l’IGBT concorrente. Il nuovo IGBT Field Stop Trench ha registrato dunque un’efficienza migliore grazie alle superiori caratteristiche di commutazione.
La Figura 3 mette invece a confronto il nuovo IGBT Field Stop Trench da 50A FGH50T65UPD con i suoi concorrenti. Il dispositivo FGH50T65UPD evidenzia un comportamento migliore a 10A e 20A, ovvero dove si trovano i livelli di corrente di funzionamento della maggior parte delle applicazioni. In base a queste caratteristiche, viene stimata la perdita di potenza del sistema.
Il sistema di riferimento è un inverter full-bridge da 3kW a frequenza mista. Due IGBT low-side vengono commutati alla frequenza di linea, e due IGBT high-side vengono commutati a 17kHz. Le perdite di potenza stimate sono riepilogate nella Figura 4.
Per verificare tali stime, l’efficienza del sistema viene valutata con due IGBT: il dispositivo FGH50T65UPD e l’IGBT concorrente n.3, che possiede una perdita di potenza simile a quella del FGH50T65UPD.
La Figura 5 indica l’efficienza misurata al sistema inverter da 3kW. L’IGBT concorrente n.3 si avvicina al dispositivo FGH50T65UPD a pieno carico, rispettando in questo modo le stime. La differenza in termini di efficienza aumenta al ridursi del carico: anche questo è in linea con la Figura 3, che mostra come il dispositivo FGH50T65UPD surclassi i concorrenti quando il livello di corrente è basso.