东芝开发全球首款双栅极RC-IEGT，可降低开关损耗

2022年6月15日

东芝电子元件及存储装置株式会社
东芝株式会社

日本川崎--东芝电子元件及存储装置株式会社和东芝株式会社（Toshiba Corporation，统称 “东芝”）共同研发出全球首款^[1]4.5-kV双栅极反向传导栅极注入增强型晶体管（RC-IEGT^[2][3]）。东芝证实，其导通关断时的总功耗（开关损耗）比传统单栅极结构降低24%^[4]。

功率器件是供电和管理电源的组件，对于降低各种电子设备功耗和实现碳中和社会至关重要。在全球脱碳和节能的趋势下，IEGT被广泛用于大功率逆变器和高压直流输电等需要大电流、高能效，以及更低功率损耗的应用。由于在IEGT开启时降低损耗（导通损耗）增加开关损耗，因此很难降低IEGT功耗。

东芝开发了一种4.5kV双栅极RC-IEGT，其空穴控制栅极（CG）与主栅极（MG）分离。与单栅极器件中的反向恢复相比，这种方法通过在关断和注入之前控制空穴提取来降低损耗。在IEGT模式下，电流从基板的背面流向正面，CG关断之后MG关断，减少基板中累积的空穴，降低关断损耗^[5]。在二极管模式下，电流从基板正面流向背面，MG和CG在反向恢复之前同时导通，减少了基板中累积的电子，减少了反向恢复损耗^[6]。

新开发的双栅极RC-IEGT结合栅极控制技术，关断和导通损耗^[7]分别比传统单栅极结构降低24%和18%^[4]，反向恢复损耗降低32%^[4]。因此，实际测量值中总开关损耗降低24%^[4]，而导通损耗没有任何增加。

5月22日至25日，加拿大温哥华举行的线上2022年IEEE国际功率半导体器件和集成电路国际研讨会（ISPSD）报告了这一成果的详细信息。

东芝将继续研发双栅极RC-IEGT和栅极控制技术，力争2025年之后实现商业化。东芝致力于通过提高电力电子设备性能，为碳中和做出贡献。