全球首款双栅极RC-IEGT问世，可大大降低开关损耗！

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新闻播报

近日，东芝研发出全球首款[1]4.5-kV双栅极反向传导注入增强型栅极晶体管（RC-IEGT[2][3]）。经测试证实，相比于传统单栅极结构，该产品在导通关断时的总功耗（开关损耗）可降低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。但由于在IEGT开启时降低损耗（导通损耗）会增加开关损耗，因此很难降低IEGT功耗。

此次东芝开发的全新器件是一种4.5kV双栅极RC-IEGT，其利用空穴控制栅极（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，减少了基板中累积的空穴，同时降低了关断损耗[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，降低了反向恢复损耗[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]。因此在实际测量值中，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，在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）中，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。

注：
[1]截至2022年5月，东芝调查。
[2]IEGT：注入增强型栅极晶体管。通过设计IGBT（绝缘栅双极晶体管）发射极元件结构，IEGT改善通态电压随集电极-发射极电压增加而急剧升高的问题。
[3]RC-IEGT：反向传导IEGT。IEGT和续流二极管（FWD）集成在单个芯片上。栅极加电压，IEGT工作时基板正面流动发射极电子，基板背面流动集电极空穴，而RC-IEGT工作时基板正面流动空穴，背面流动电子，续流二极管允许电流反向流动。
[4]与东芝现有单栅极IEGT比较；东芝测试结果。
[5]关断损耗：IEGT从导通切换到关断时的功率损耗。
[6]反向恢复损耗：续流二极管从导通切换到关断时的功率损耗。
[7]导通损耗：IEGT从关断切换到导通时的功率损耗。

东芝新型双栅极RC-IEGT结构：

实际测量的开关波形（东芝测试结果）：

实际测量的开关损耗下降（东芝测试结果）：

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