离线式IGBT开关特性测试技术综述

IGBT功率开关器件在现代大功率变换器中的应用非常广泛,其开关特性直接影响到变换器的性能。获得实际工作条件下的开关器件特性具有重要的实用价值。如何准确测量并记录器件开关过程自然成为研究热点。文中分析了IGBT器件开关特性测试中的关键问题,总结了大功率下电流电压测量的各种方法,并对国内外的开关特性测试研究现状进行了分类和总结。     

影响IGBT器件短路能力的一种栅极振荡现象研究

功率器件IGBT由于其优异特性而广泛应用于电机、电焊机和功率开关等领域,是功率器件的主流产品之一.本文首先介绍了IGBT的短路特性及测试方法和条件,分析了栅极异常振荡对IGBT的短路电流的影响,提出了改善IGBT器件短路能力的方法.     

电子辐照对槽栅IGBT器件参数影响分析

功率器件IGBT由于其优异特性而广泛应用于电机、电焊机和功率开关等领域,是功率器件的主流产品之一。本文首先介绍了电子辐照技术在改善IGBT关断时间的应用,以及该技术在槽栅IGBT应用中出现的异常现象,并提出了改善此类异常现象的器件制造方法。     

逆导型沟槽FS IGBT的设计与实现

逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC Trench FS IGBT)是一种新型的功率半导体器件,具有成本低、体积小、可靠性高等优点.设计并实现了一款1200V逆导型沟槽FS IGBT.重点研究了逆导型绝缘栅门极晶体管(RC IGBT)特有的回扫现象,以及如何从结构设计上消除回扫现象,其次,对RC IGBT在不同的载流子寿命下,进行了开关特性、反向恢复特性的仿真.研究结果发现随着载流子寿命的降低,其开关时间、反向恢复特性都有一定程度的改善.依据器件的最优化设计进行了流片.测试结果验证了不同设计对电流回扫现象的影响,以及不同少子寿命下导通特性和反向恢复特性的变化规律,器件的性能得到优化.     

影响IGBT器件短路能力的一种栅极振荡现象研究

功率器件IGBT由于其优异特性而广泛应用于电机、电焊机和功率开关等领域,是功率器件的主流产品之一。本文首先介绍了IGBT的短路特性及测试方法和条件,分析了栅极异常振荡对IGBT的短路电流的影响,提出了改善IGBT器件短路能力的方法。     

300 V IGBT的设计

为了设计一款300 V IGBT,从理论分析了IGBT各工艺参数与器件主要性能之间的关系.并利用Tsuprem4和Medici软件,重点研究了器件工艺参数对器件击穿电压、阈值电压的影响,同时分析了IGBT器件的开关特性及其影响因素,最终得到了兼容CMOS工艺的300 V IGBT的最佳结构、工艺参数.通过计算机模拟得知,该器件的关态和开态的击穿电压都达到了要求,阈值电压为2V,而且兼容目前国内的CMOS工艺,可以很好地应用于各种高压功率集成电路.     

高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变器拓扑结构.在桥臂上的辅助谐振电路参与换流的过程中,逆变器的开关器件可实现零电流软关断.当开关器件为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)时,IGBT实现零电流软关断可使其拖尾电流导致的关断损耗等于零,有利于改善以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的效率.分析了电路工作流程.实验结果显示出开关器件完成了零电流软切换动作.因此,对于研发以IGBT作为开关器件的高效率单相全桥逆变器,该拓扑结构具有一定的参考价值.     

大功率IGBT功耗的研究

绝缘栅双极晶体管(IGBT)是复合全控型电压驱动式功率半导体器件.为了改善其功耗性能并进行进一步优化,论文在阐述IGBT特性基础上,通过从器件构成和实际应用角度对影响功率器件功耗的主要因素进行分析,并结合实践对IGBT功率器件的功耗进行深入研究,由此可以更深刻地理解IGBT功耗的产生,这对正确选择和使用IGBT器件及其系统有一定的实用价值.     

功率器件IGBT槽栅设计尺寸对直流参数影响的研究

IGBT由于其优异特性而广泛应用于电机、电焊机和功率开关等领域,是功率器件的主流产品之一。本文首先简要介绍IGBT及历代器件工艺的发展,提出了一种槽栅IGBT的工艺流程,并研究了其槽栅设计尺寸对器件主要直流参数的影响。     

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.     

Active Voltage control of IGBTs for high power applications

The operation of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) in its active region is a well established technique for withstanding short circuits and also for dv/dt control. In this paper, we exploit the active behavior of the IGBT, applying a voltage feedback loop to the IGBT to control its switching. It is shown that adding a bias to the demand reference waveform shifts the IGBT into the active region and permits wide bandwidth operation over most of the switching transient. The operation of the IGBT is reported in detail, making reference to a selection of experimental waveforms for 400-A, 1700-V capsule IGBTs. The implementation required for control of such large IGBT modules and capsule devices for high power applications is described and discussed. It is concluded that the active voltage control method allows the operation of high power IGBT circuits to be closely defined.     

节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完成零电流软切换,可消除IGBT拖尾电流造成的关断损耗.分析了电路工作过程,在2kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的节能运行.     

Analysis on the difference of the characteristic between high power IGBT modules and press pack IGBTs

The insulated gate bipolar transistor (IGBT) has been widely employed in such applications as alternate current motors and inverters for its lower driving power and lower on-state voltage. IGBT modules and press pack IGBTs are the most commonly used packaging for high-voltage and high-power-density applications. The difference in the packaging style and working conditions between IGBT modules and press pack IGBTs creates distinctions in, for instance, the thermal characteristics and reliability. Those distinctions lead to different applications and working conditions. In this paper, the development of IGBT devices has been reviewed, including the distinction of IGBT modules and press pack IGBTs in packaging style. Most importantly, the thermal and reliability characteristics have been compared in detail and the applications that are most suitable for IGBT modules and press pack IGBTs were outlined. The comparison of the thermal characteristics, reliability and applications provides guidance for users to take full advantage of the devices according to their requirements.     

软特性650V IGBT：低电磁干扰和电压尖峰的优化器件

近年来,功率半导体厂商致力于提高器件的开关速度,这带来了开关损耗降低和系统能效提升的益处。这些功率器件需要优化的直流电路寄生电感（Ls）。为了满足具有大电流的高功率应用的需求,推出了一种全新的芯片650V IGBT4,旨在提供更大的设计自由度。这款全新的IGBT4器件具备更好的关断软度,并且由于关断电流变化率di／dr...     

节能型三相桥式零电流开关整流器

为使三相桥式整流器实现节能运行,提出了一种节能型三相桥式零电流开关整流器拓扑结构,在各相桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,整流器的开关器件能完成零电流软关断.三相桥式整流器通常以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为开关器件,实现零电流软关断能消除IGBT拖尾电流产生的关断损耗.分析了电路工作过程,在三相3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的三相桥式整流器的节能运行.     

改进型IGBT逆变器缓冲电路的设计与仿真

文章首先分析了传统IGBT逆变器缓冲电路的特点和工作原理。在此基础之上,总结了IGBT逆变器在高频应用场合的开关特性,提出了一种改进型IGBT逆变器缓冲电路。这种改进型缓冲电路能够通过改变放电回路的放电电容,缩短缓冲电容放电时间,在不降低吸收过电压效果的基础上,提高开关器件IGBT的开关频率,满足IGBT逆变器在高频应用下的要求。通过理论分析和电路仿真,证明了该改进型缓冲节电路的有效性和适用性。     

IGBT特性的辐照效应

本文简述了中子辐照对IGBT特性的影响，给出了器件在中子辐射注量高达10（13）n／cm2时的实验结果。实现发现，随着中子注量的增加，开关时间缩短，阀值电压漂移。对于所研究的注量范围，所观察的效应是由于IGBT少子寿命减少造成的，而不是由于有效掺杂浓度变化所致。     

IGBT功率模块寿命预测的研究与设计

电子信息技术的发展极大的改进了人们的生产生活方式,具有饱和压降小,载流密度大等许多优点的功率器件IGBT,在超高电压电力传输、新能源的开发利用等方面获得广泛应用。然而其工作在电压高、电流强、状态切换频繁等复杂环境中。这就导致其容易损耗,使模块寿命大大降低。目前,国内外在IGBT功率模块寿命研究领域已经取得了一定的成绩。本文在介绍了IGBT结构的基础上通过建模对其寿命预测进行了研究并具体阐述了功率循环中叠加效应、任务曲线、雨流计数法。     

Modeling buffer layer IGBTs for circuit simulation

The dynamic behavior of commercially available buffer layer IGBTs is described. It is shown that buffer layer IGBTs become much faster at high voltages than nonbuffer layer IGBTs with similar low voltage characteristics. Because the fall times specified in manufacturers' data sheets do not reflect the voltage dependence of switching speed, a new method of selecting devices for different circuit applications is suggested. A buffer layer IGBT model is developed and implemented into the Saber circuit simulator, and a procedure is developed to extract the model parameters for buffer layer IGBTs. It is shown that the new buffer layer IGBT model can be used to describe the dynamic behavior and power dissipation of buffer layer IGBTs in user-defined application circuits. The results of the buffer layer IGBT model are verified using commercially available IGBTs     

The robustness of series-connected high power IGBT modules

The behaviour in terms of robustness of series-connected high power IGBT modules is presented, arranged in a topology which ensures voltage balance on IGBT’s and diodes by means of a simple auxiliary circuit applied directly on the high power devices, which are used in hard switching mode. Analyses in terms of IGBT and diode SOA (safe operating area), collector to emitter voltage gradient and short circuit condition are reported as well as an extended experimental characterisation. Both analyses confirm superior switching rating and system reliability, by using two series-connected IGBT in substitution of a single module, same current and double voltage rated. Moreover, thanks the auxiliary circuit presence, the robustness of total system is maintained also in extreme operating conditions.