压力对换流阀用压接型IGBT器件功率损耗的影响

功率损耗一直是功率半导体器件应用时备受关注的问题.压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件靠外部压力使内部各个组件保持电气和机械连接,因此压力直接或间接地影响着压接型IGBT器件的功率损耗.将压接型IGBT器件工作时产生的结温作为耦合变量引入,基于此建立了IGBT器件应用于调制脉宽(PWM)换流设备时的功率损耗计算模型,并详细分析了影响功率损耗的各种因素,包括机械压力、开关频率等.以换流阀用3 300 V/1 500 A压接型IGBT器件为例,采用有限元法研究了压力对压接型IGBT器件功率损耗的影响,重点探讨了器件内部各芯片功率损耗的变化情况.结果表明,增加压力一定程度上可以降低压接型IGBT器件的功率损耗,改善器件内部芯片结温分布不均的问题.     

应用于车载变流器的RC-IGBT工作特性

逆导型IGBT (RC-IGBT)是将IGBT功能与续流二极管功能集成在一个芯片上,实现了在相同封装体积下,可获得更大的功率密度,由于IGBT与二极管紧密的移相热耦合,在相同散热条件下,RC-IGBT允许的工作结温更高.同时,RC-IGBT的本征二极管还受到栅极电压控制,通过栅极电压控制策略,可以降低器件损耗,优化系统特性.介绍了RC-IGBT的基本工作原理和二极管退饱和控制特性,研究了RC-IGBT应用于变流器系统的损耗优化控制策略,分析了应用RC-IGBT的单相脉宽调制(PWM)整流器的工作特性与损耗特性.通过一个具体的应用工况运行仿真,分析对比了RC-IGBT和普通IGBT在PWM整流器应用中的损耗特性.结果显示,应用RC-IGBT后总体损耗有所降低,验证了RC-IGBT退饱和脉冲控制的有效性.     

一种高性能的新结构IGBT

提出了一种低功率损耗的新结构IGBT.该新结构的创新点在于其复合耐压层结构,该耐压层包括深扩散形成的n型缓冲层和硼注入形成的透明背发射区两部分.虽然在正常工作条件下,该新结构IGBT工作于穿通状态,但器件仍具有非穿通IGBT( NPT- IGBT)的优良特性.该新结构IGBT具有比NPT- IGBT更薄的芯片厚度,从而可以获得更好的通态压降和关断功耗之间的折衷.实验结果表明:与NPT- IGBT相比较,新结构IGBT的功率损耗降低了40     

一种高性能的新结构IGBT

提出了一种低功率损耗的新结构IGBT.该新结构的创新点在于其复合耐压层结构,该耐压层包括深扩散形成的n型缓冲层和硼注入形成的透明背发射区两部分.虽然在正常工作条件下,该新结构IGBT工作于穿通状态,但器件仍具有非穿通IGBT(NPT-IGBT)的优良特性.该新结构IGBT具有比NPT-IGBT更薄的芯片厚度,从而可以获得更好的通态压降和关断功耗之间的折衷.实验结果表明:与NPT-IGBT相比较,新结构IGBT的功率损耗降低了40%.     

IR：高性能源自于对技术的专注

国际整流器公司(IR)是第一次参加模块电源研讨会，而且公司送评的iP1201和iP1202双输出两相DC／DC功率模块荣获了Top10DC-DC2004。IR的拳头产品是MOSFET和IGBT模块，工程经理庄魏东做了题为IGBT功率模块的高加速度温度和湿度应力测试(HAST)的演讲。由于IGBT功率模块在工作时会发出许多热量，温度上升会降低器件的散热能力，管芯温度过高也会降低器件性能并缩短器件寿命，而湿度     

用于工业的具有高频开关性能的1200V IGBT模块

带有平面门极和场止结构的新型IGBT器件已应用到最新研发的1200V模块上。与沟槽门极IGBT模块降低大约20%的功率损耗。     

碳化硅电力电子器件及其制造工艺新进展

评述了各种碳化硅电力电子器件研究开发的最新进展及其发展前景,指出碳化硅的优势不仅仅限于能提高功率开关器件的电压承受能力、高温承受能力和兼顾频率与功率的能力,还在于能大幅度降低器件的功率损耗,使电力电子技术的节能优势得以更加充分地发挥.针对碳化硅材料的特殊性和实现碳化硅器件卓越性能的需要,分析了器件工艺当前亟待解决的问题.     

碳化硅电力电子器件及其制造工艺新进展

评述了各种碳化硅电力电子器件研究开发的最新进展及其发展前景,指出碳化硅的优势不仅仅限于能提高功率开关器件的电压承受能力、高温承受能力和兼顾频率与功率的能力,还在于能大幅度降低器件的功率损耗,使电力电子技术的节能优势得以更加充分地发挥.针对碳化硅材料的特殊性和实现碳化硅器件卓越性能的需要,分析了器件工艺当前亟待解决的问题.     

某型电动轮矿用车电机控制器的散热设计

对电动轮矿用车自卸车电机控制器的热损耗进行了分析,对主要发热器件IGBT模块进行了损耗分析与计算,对功率器件散热的热流路径进行了分析计算,提出了散热冷板功率和热阻指标要求与散热设计,最后对冷板的散热性能进行了热性能试验,试验结果表明满足设计要求。     

一种双发射极沟槽栅超结IGBT

本文对传统沟槽栅超结IGBT进行了改进,得到一种沟槽栅双发射极超结IGBT,本结构第一个发射极区域和传统IGBT结构一样能够发射电子、接收空穴,在p型柱顶部的第二个发射极区域能够起到空穴分流的作用,在有效地提高器件抑制闩锁的能力的同时,保持了超结IGBT器件的高击穿电压(BVoff)和低关断损耗(Eoss)。仿真显示在VGE=10V的条件下,改进结构的闩锁电流从15000A/cm2 提升至 28300A/cm2,器件的击穿电压为810V,在导通压降为1.2V的条件下,关断损耗为6.5 mJ/cm2。     

一种具有部分高介电常数介质调制效应的IGBT

提出了一种具有高介电常数介质填充沟槽的绝缘栅双极晶体管(IGBT).分析了高介电常数介质调制效应.结果表明,与普通场阻型IGBT相比,该器件的击穿电压提高了 8％,通态压降减小了 8％,关断损耗降低了 11％;在相同通态压降下,该器件的关断损耗降低了 35％.在栅极与原HK介质之间增加介电常数更高的介质,进一步提升了该...     

SiC 器件在雷达电源中的应用

现代雷达的发展迫切需要电源提升功率密度和效率。基于第三代半导体碳化硅(SiC)材料的功率器件在耐压等级、高频工作、高温性能等方面有较大优势。文中详细阐述了SiC 器件的特性和各类型SiC 功率器件的发展现状,分析了SiC功率器件在雷达电源中的应用方向,并基于SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)设计了阵面电源样机,完成了高开关频率性能测试。实验结果表明:SiC MOSFET 的高频工作能降低系统损耗,并提升电源功率密度。     

新型零电压零电流软开关逆变器的仿真研究

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当IGBT作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图。通过仿真结果验证该软开关逆变器的有效性。     

Si IGBT和SiC MOSFET分立器件封装可靠性对比

为了明确SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)与Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命差异的原因，在相同结温条件下对上述两种分立器件进行功率循环试验。试验结果表明，SiC MOSFET的寿命大于Si IGBT的寿命。若将两组试验负载电流等效一致，则SiC MOSFET的寿命约为Si IGBT的1/4。为了揭示寿命差异的根本原因，即失效机理的探究，建立了两种器件电-热-力多物理场有限元模型并在功率循环试验条件下进行仿真，结果表明造成寿命差异的原因是Si、SiC材料与铝材料之间的热膨胀系数差异不同，导致器件在功率循环中受到循环热应力时产生的塑性应变不同。研究结果为提高SiC MOSFET的寿命提供了理论参考。     

一种低功耗4H-SiC IGBT的仿真研究

针对传统沟槽栅4H-SiC IGBT关断时间长且关断能量损耗高的问题,文中利用Silvaco TCAD设计并仿真了一种新型沟槽栅4H-SiC IGBT结构。通过在传统沟槽栅4H-SiC IGBT结构基础上进行改进,在N ⁺缓冲层中引入两组高掺杂浓度P区和N区,提高了N ⁺缓冲层施主浓度,折中了器件正向压降与关断能量损耗。在器件关断过程中,N ⁺缓冲层中处于反向偏置状态的PN结对N ^-漂移区中电场分布起到优化作用,加速了N ^-漂移区中电子抽取,在缩短器件关断时间和降低关断能量损耗的同时提升了击穿电压。Silvaco TCAD仿真结果显示,新型沟槽栅4H-SiC IGBT击穿电压为16 kV,在15 kV的耐压设计指标下,关断能量损耗低至4.63 mJ,相比传统结构降低了40.41%。     

一种具有低寿命区的阳极短路4H-SiCIGBT仿真研究

传统沟槽型4H-SiC IGBT中关断损耗较大,导通压降和关断损耗难以折中.针对此问题,文中提出了发射极区域含有低寿命区,同时集电区引入阶梯型集电极的LS-IGBT结构来降低器件的关断损耗.通过同时控制集电区注入的空穴载流子数量和P基区载流子的寿命,在基本维持器件击穿电压的前提下降低器件的关断损耗.使用Silvaco ...     

600 V-30 A 4H-SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究

采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅肖特基(SBD)二极管,耐压超过600 V。正向压降为1.6 V时,器件电流达到30A。作为IGBT续流二极管,600 V碳化硅肖特基二极管和国际整流器公司的600 V超快恢复二极管(Ultra fast diode)进行了对比:125℃IGBT模块动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省90%,相应的IGBT开通能耗节省30%。另外反向恢复中过电压从40%降为10%,这是由于碳化硅的软度高,提高了模块的可靠性。     

基于ANSYS的IGBT热模拟与分析

根据IGBT的基本结构和工作原理,建立了一种新的IGBT三维热模型.运用基于有限元法的分析软件ANSYS,对功率分别为0.5W,1.0W,1.5W,2.0W条件下的器件热分布进行模拟分析.结果表明,热耦合加剧了器件的自升温,且功率越大,影响越明显.另外,考虑了热导率随温度变化情况下的器件热模拟结果显示:在相同的功率(1W)条件下,器件最高温升高4.8K.由模拟结果得到的热阻与红外实测结果基本一致.     

宽禁带半导体碳化硅IGBT器件研究进展与前瞻

碳化硅（Si C）宽禁带半导体材料是目前电力电子领域发展最快的半导体材料之一。绝缘栅双极晶体管（IGBT）是全控型的复合器件,具有工作频率高、开关损耗低、电流密度大等优点,是高压大功率变换器中的关键器件之一。但Si C IGBT存在导通电阻高、关断损耗大等缺点。针对上述挑战,对国内外现有的新型Si C IGBT结构进行了总结。分析了现有的结构特点,结合新能源电力系统的发展趋势,对Si C IGBT的结构改进进行了归纳和展望。     

中国IGBT功率半导体器件产业观察

正IGBT是功率器件技术演变的最新产品,是未来功率器件的主流发展方向。IGBT器件是一种MOSFET与双极晶体管复合器件。既有功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高的优点,又有功率晶体管的导通电压低、通态电流大、损耗小的优点。基于技术和功能上的优势,IGBT产品可以实现对以往功率