Układy Smart Power - przyszłość energoelektroniki część pierwsza - układy hybrydowe

W artykule przedstawiono wpływ obserwowanego ostatnio intensywnego rozwoju technologii układów VLSI na rozwój energoelektroniki. Na rynku pojawiła się nowa generacja przyrządów półprzewodnikowych mocy oparta na wykorzystaniu litografii submikronowej co spowodowało znaczną poprawą ich parametrów prądowo-napięciowych, a przede wszystkim ich parametrów dynamicznym mających bezpośredni wpływ na szybkość ich działania a co za tym idzie na częstotliwość pracy układów energoelektronicznych. W artykule zwrócono uwagę na dwa podstawowe zagadnienia - technologię wykonania hybrydowego układu Smart Power oraz na projekt układu monolitycznego. Szczególną uwagę poświęcono problemom właściwego projektowania układów pod względem termicznym gdyż to właśnie maksymalna temperatura stanowi ograniczenie zakresu pracy tych układów.

---

The main goal of this paper is to present the influence of the intensive development of VLSI technology on the development of Power Electronics. The new generation of semiconductor power devices appears in the market. These components are based on the submicron technology used until now in low power integrated circuits. This combination of the best futures of bipolar, unipolar, power and VLSI technology generate the amelioration of all electrical parameters of power modules. The frequency that can be used in contemporary power electronics can be two order of magnitude higher as 10 years ago. This development is not yet finished and one can expect the new generation of power modules in the near future. In this paper the two main technologies of Smart Power module realisation are presented: the hybrid and monolithic one. The special attention is paid to the correct design of the module in spite of temperature distribution. The thermal problems are the most important in microelectronics as well as in Power Electronics. The main problem is high power density dissipated in the devices build in deep submicron technology for instance the contemporary IGBT modules used the 0.25/jm technology. Such parameters of the modules as speed and voltage drop on the ON state are the direct function of the reverse proportional to the MOS transistor channel length. In the near future the minimal dimension applied in the Power Electronics will be still scale down.