【摘 要】
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牵引级IGBT模块是现代轨道机车车辆牵引变流器中实现电能变换和功率输出的核心功率器件.新一代牵引级IGBT模块采用最新的IGBT4芯片、EC4二极管芯片、VLD和DLC芯片边缘终端技术,优化了芯片面积与栅极电荷的设计,具有较低的导通电压、优良的高低温电气特性和安全工作区性能.新型IHV-B封装优化了内部芯片布局和互连设计,降低IGBT模块的杂散电感;通过增大芯片的有源面积,减少静态损耗并降低了模块的“结-壳”热阻;优化的功率端子结构提高了抗振动性能,并具有良好的温度分布特性.IGBT4模块通过了一系列严格
【机 构】
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中车株洲所电气技术与材料工程研究院,湖南株洲 412001;华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;英飞凌集成电路(北京)有限公司,北京 100176;中车株洲所电气技术与材料工程研究院
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牵引级IGBT模块是现代轨道机车车辆牵引变流器中实现电能变换和功率输出的核心功率器件.新一代牵引级IGBT模块采用最新的IGBT4芯片、EC4二极管芯片、VLD和DLC芯片边缘终端技术,优化了芯片面积与栅极电荷的设计,具有较低的导通电压、优良的高低温电气特性和安全工作区性能.新型IHV-B封装优化了内部芯片布局和互连设计,降低IGBT模块的杂散电感;通过增大芯片的有源面积,减少静态损耗并降低了模块的“结-壳”热阻;优化的功率端子结构提高了抗振动性能,并具有良好的温度分布特性.IGBT4模块通过了一系列严格的可靠性测试,具有良好的环境适应性、功率循环能力和高可靠性.应用IGBT4模块可以提升牵引变流器的功率密度和集成度设计,实现小型轻量化和长寿命的牵引系统解决方案.
其他文献
在电力电子应用中,性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注.然而,传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素.因此,有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求.文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现.其中,因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力.失效分析显示,宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部
对1200 V碳化硅金属氧化物场效应晶体管(SiC MOSFET)(包括双沟槽型栅极结构、非对称沟槽型栅极结构和平面型栅极结构)的抗浪涌能力进行了试验测试分析与评估.其中,平面型SiC MOSFET展现出了最优的抗浪涌能力,最大浪涌电流密度峰值达到了35 A/mm2,而双沟槽型与非对称沟槽型SiC MOSFET的抗浪涌能力大致相等,分别为22 A/mm2和25 A/mm2.在经过最大浪涌电流后,3种SiC MOSFET器件的门极阈值电压、漏极电流和击穿电压均发生了失效,其失效原理均为热击穿而导致的三端短路
针对超结场效应晶体管(SJ-MOSFET),利用工艺仿真建立多次外延离子注入和深槽刻蚀2种不同P柱形貌的器件结构,对比研究了不同工艺、不同栅极结构SJ-MOS的静态特性差异,并与实测数据对比,验证建立模型的正确性.从空间电荷区不均匀拓展的角度,分析不同工艺路线器件的C-V特性测试中“电容转折”现象的微观机理.研究了感性负载下SJ-MOSFET开关过程中栅极电压、漏极电流、漏源极电压随时间变化关系,并搭建寄生体二极管反向恢复测试平台,探究了不同工艺对于反向恢复电荷、峰值电流等参数的影响.研究内容可指导器件设
作为能量变换和传输的重要器件,大功率晶闸管在诸如高压直流输电等领域得到广泛应用.随着电网对输电功率容量的要求越来越高,提高晶闸管导通容量备受关注.但是,随着容量的提升,传统的直线斜角造型技术在保证角度足够小的同时,会减少较多的阴极有效导通面积.为解决此问题,提出了一种低占比终端结构的大功率晶闸管,该晶闸管采用折线造型技术,能够在终端结构侧做到更小的角度,达到与直线斜角造型技术同样的电场优化效果,还可以保证阴极有效导通面积.最后,通过Silvaco平台,建立8.5 kV晶闸管的TCAD模型进行分析,验证所提
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文章描述了MOSFET和IGBT关断特性的不同,及其对关断瞬间并联均流特性的影响.MOSFET和IGBT共有的MOS门极结构导致其在器件开通过程具备相似的开通特性.然而,MOSFET单极性结构和IGBT双极性结构的不同导致了其在关断过程中具备不同的关断原理(除了拖尾电流之外),这种不同的关断原理尤其表现在门极电压对关断电流的控制程度.MOSFET的关断电流完全直接受控于门极电压,而IGBT的关断电流在某种程度上不完全直接受控于门极电压.不同的关断原理进而导致了关断瞬间不同的并联均流特性,尤其是在电路参数不