东芝开发出具备高关断能力和短路耐受能力的6500V压接式IEGT芯片，有助于实现更高电压运行及设备小型化

2026年6月15日

东芝电子元件及存储装置株式会社

日本川崎 —— 东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）成功研发出一款额定电压6500V的沟槽型第二代注入增强型晶体管（IEGT）^[1]芯片，该产品具备高关断能力^[2] 和短路耐受能力^[3]。将额定电压从标准4500V提升至6500V，可减少相同输出电压下所需串联的器件数量，从而有助于简化系统配置、减小电力转换设备的尺寸。此外，东芝还推出了一款搭载该芯片的商用6500V压接式IEGT（PPI）^[4]，适用于直流输电系统、静止同步补偿器（STATCOM）^[5]以及工业电机驱动设备等应用。

随着全球脱碳行动的推进，可再生能源的应用日益广泛。发电厂与用电区通常相距甚远，这推动了长距离、大容量直流输电系统的大规模部署。与此同时，电网稳定的重要性日益凸显，STATCOM的应用范围也在不断扩大。在直流输电系统和STATCOM等高电压电力转换系统中，功率半导体器件通常采用串联连接方式。提高每个器件的额定电压能够减少所需串联的器件数量，有助于简化系统配置、缩小设备尺寸。

东芝现已量产4500V级PPI器件。然而，对于6500V级运行，确保在更高电压条件下保障足够的关断能力和短路耐受能力一直是一项关键挑战。这需要对器件内部的载流子（电荷）输运进行精确控制。此外，在偏压测试中观察到的击穿电压波动问题也亟待解决。

新开发的6500V IEGT芯片（图1）在元胞区采用短路虚拟元胞结构，消除了可能导致电位分布不稳定的浮空区域。同时优化了台面宽度（虚拟沟槽之间的电流传导区域），并在控制载流子输运的P-基区下方引入了N-势垒层。这些结构优化改善了载流子分布和输运，使得关断期间的电流分布更加均匀，从而在高电压条件下实现稳定运行，同时兼具充分的关断能力和短路耐受能力。除此之外，东芝已证实，导通损耗^[6]与开关损耗（栅极导通与关断过程中产生的损耗）之间的平衡得到了改善（图2）。

在终端区域，采用的结构集成了用于分散电场的保护环以及半绝缘层（图3），从而实现了超过6500V的击穿电压。此外，通过优化半绝缘层与硅之间的界面工艺，抑制了未优化工艺在偏压应力条件下出现的击穿电压波动，从而获得了稳定的击穿特性（图4）。

该芯片已在4500V测试电压条件下通过了关断和短路测试评估，证实了其在高电压系统中的适用性。东芝现已将搭载该芯片的6500V/2000A压接式IEGT投入商业化生产，型号为ST2000JXH35A。在高压直流输电（HVDC）系统中，相较于4500V器件，采用 6500V器件可将串联器件的数量减少约33%^[7]，从而有助于减小系统尺寸、减轻设备重量。东芝将继续开发用于高电压电力转换应用场合的压接式IEGT，并扩大产品阵容，以支持电力基础设施的发展。

该技术的详细信息已于2026年6月9日至11日在德国纽伦堡举办的2026欧洲电力电子系统及元器件展览会（PCIM Europe）上发布。

关于搭载该芯片的6500V／2000A压接式IEGT "ST2000JXH35A”的更多信息，请访问以下链接：
6500V压接式栅极注入增强型晶体管有助于增大直流输电系统和工业电机驱动的电压并减小其尺寸