de.wedoany.com-Bericht: Die Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (kurz „Toshiba D&S“) gab am 15. Juni 2026 bekannt, dass sie erfolgreich einen Graben-Typ der zweiten Generation eines injektionsverstärkten isolierten Gate-Transistors (IEGT) mit einer Nennspannung von 6500 V entwickelt und in die kommerzielle Massenproduktion überführt hat. Dieser Chip hebt die Spannungsklasse erstmals vom Branchenstandard von 4500 V auf 6500 V an und richtet sich vor allem an Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssysteme (HGÜ), statische Synchronkompensatoren (STATCOM) und industrielle Motorantriebe sowie andere Hochspannungs-Leistungswandleranwendungen. Das auf diesem Chip basierende 6500 V/2000 A Druckkontakt-IEGT-Produkt „ST2000JXH35A“ wurde bereits im Februar 2026 vorgestellt; mit dem Abschluss der Chip-Entwicklung ist nun die vollständige Massenproduktion eingeleitet.
Der Hauptsitz von Toshiba D&S befindet sich in Kawasaki, Japan. Das Unternehmen ist die Kern-Tochtergesellschaft der Toshiba-Gruppe, die für Halbleiter- und Speicherprodukte zuständig ist. Der IEGT ist eine von Toshiba entwickelte proprietäre Leistungshalbleitertechnologie, die zur Familie der isolierten Gate-Bipolartransistoren (IGBT) gehört und speziell für Hochspannungs- und Hochleistungsanwendungen konzipiert wurde. Angetrieben durch den globalen Dekarbonisierungstrend liegen erneuerbare Energieparks oft weit entfernt von den Verbrauchszentren, was den Einsatz von HGÜ-Systemen für den Langstrecken- und Großleistungstransport fördert. Gleichzeitig gewinnt die Netzstabilität zunehmend an Bedeutung, und der Einsatz von STATCOM-Systemen erweitert sich kontinuierlich. In diesen Hochspannungs-Leistungswandlersystemen müssen Leistungshalbleiterbauelemente in Reihe geschaltet werden. Eine Erhöhung der Spannungsklasse einzelner Bauelemente reduziert die Anzahl der in Reihe geschalteten Komponenten, vereinfacht so die Systemkonfiguration und verkleinert die Geräteabmessungen.
Bisher hat Toshiba bereits Druckkontakt-IEGT-Bauelemente der 4500-V-Klasse in Massenproduktion gefertigt. Die Realisierung eines zuverlässigen Betriebs bei 6500 V stand jedoch vor zwei großen technischen Herausforderungen: Erstens musste unter höheren Spannungsbedingungen eine ausreichende Abschaltfähigkeit und Kurzschlussfestigkeit gewährleistet werden, was eine präzise Steuerung des Ladungsträgertransports im Bauelementinneren erforderte. Zweitens traten bei Spannungsbelastungstests Schwankungen der Durchbruchspannung auf. Aus diesem Grund führte Toshiba im Zellenbereich des neuen 6500-V-IEGT-Chips eine Kurzschluss-Scheinzellenstruktur ein, die schwebende Bereiche beseitigt, die zu instabilen Potenzialverteilungen führen könnten. Die Mesa-Breite zwischen den Schein-Gräben wurde optimiert, und unterhalb der P-Base-Schicht wurde eine N-Barriere-Schicht eingeführt. Diese strukturellen Optimierungen verbessern die Ladungsträgerverteilung und den -transport, was zu einer gleichmäßigeren Stromverteilung beim Abschalten führt und so unter Hochspannungsbedingungen eine stabile Abschaltfähigkeit und Kurzschlussfestigkeit gewährleistet. Gleichzeitig bestätigte Toshiba eine Verbesserung des Trade-offs zwischen Leitungsverlusten und Schaltverlusten bei diesem Chip. Im Randbereich des Bauelements wurde eine Kombination aus Schutzringen und einer halbisolierenden Schicht als elektrische Feldverteilungsstruktur eingesetzt, wodurch eine Durchbruchspannung von über 6500 V erreicht wird. Die Optimierung der Grenzflächenprozesse zwischen der halbisolierenden Schicht und dem Silizium unterdrückt die Schwankungen der Durchbruchspannung unter Spannungsbelastung.
Der auf diesem Chip basierende 6500 V/2000 A Druckkontakt-IEGT „ST2000JXH35A“ reduziert im Vergleich zu 4500-V-Bauelementen in HGÜ-Systemen die Anzahl der in Reihe geschalteten Komponenten um etwa 33 %. Diese Verbesserung kann direkt das Gewicht und Volumen der Geräte reduzieren, was wiederum die Bau- und Transportkosten für Konverterstationen von Offshore-Windparks senkt. Das Produkt verwendet ein Druckkontakt-Gehäuse, das eine beidseitige Kühlung und eine hermetische Abdichtung unterstützt, um die Zuverlässigkeit im langjährigen Industriebetrieb zu gewährleisten. Die Technologie wurde vom 9. bis 11. Juni 2026 auf der PCIM Europe 2026 in Nürnberg, Deutschland, vorgestellt. Toshiba gab bekannt, dass das Unternehmen die Entwicklung von Druckkontakt-IEGTs für Hochspannungs-Leistungswandleranwendungen fortsetzen und seine Produktpalette erweitern wird.
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