新型无损IGBT短路耐性测试电路

为保护绝缘栅双极晶体管(IGBT)测试电路及芯片失效信息,提出了一种新型的无损IGBT短路安全工作区测试电路,可以在器件测试时根据测试电流、电压波形特征,自动识别IGBT是否发生失效。一旦被测器件在测试过程中发生失效,测试电路能够立即自动将电流旁路,保护芯片表面不受二次大电流破坏,进而保护芯片失效信息,为芯片的失效分析提供依据。根据设计搭建了测试保护电路,并进行实验比较。通过分析对比失效IGBT模块及芯片内部结构,发现该新型测试电路能在IGBT失效后,保护被测IGBT芯片不被进一步破坏,为失效分析提供充分依据。

面向柔性直流变流器应用的低损耗4500 V/5000 A IGBT模块

为适应柔性直流变流器传输容量不断提高的应用需求,电网用大功率低损耗的IGBT模块成为发展趋势。本文介绍了一种4 500 V/5 000 A IGBT模块,通过自对准N型增强层的大面积IGBT元胞设计,提高了多芯片并联的压接模块的静动态性能,采用P和N场限制环加多级场板的终端结构保证了模块高耐压和低漏电,优化芯片工艺适配压接封装需求。封装的4 500 V/5 000 A IGBT压接模块常温下的饱和压降(V_(CEsat))为2.4 V;高温125℃下,V_(CEsat)为3.12 V,集电极和发射极间的漏电流只有18.78 mA。当频率为100~150 Hz时,静动态总损耗比竞争产品低2%左右,并且模块通过了125℃下的短路安全工作区测试、反向偏置关断安全工作区测试和反向偏置测试。

具有宽安全工作区的压接式IGBT芯片研制

针对柔性直流输电关键装备高压直流断路器的特殊需求,基于现有工艺平台开发了一款宽安全工作区的3 300V/50A压接式IGBT芯片。为降低2~4 ms过电流冲击过程中的芯片温升,纵向采用非穿通结构。同时,采用阶梯栅氧结构,引入第二雪崩区,降低动态闩锁发生的风险,提高器件的安全工作区。为适用于压接封装,开发了厚金属电极工艺,实现对压力的缓冲。将此结构流片验证,并进行模块级测试,芯片可在1 800V电压下达到6.5倍以上额定电流安全关断,短路电流可在20μs内安全关断,具有宽安全工作区水平。

高压IGBT宽安全工作区设计

基于现有工艺平台开发了一款具有宽安全工作区的高压IGBT芯片。该芯片元胞采用场截止结构、载流子增强技术结合背面激光退火工艺降低器件饱和电压,通过优化载流子存储层的掺杂分布,结合背面透明集电极的增益优化,降低器件雪崩风险,提高器件的安全工作区。经流片测试结果显示饱和电压2.6 V,芯片在125°C温度下可实现5倍以上额定电流安全关断,短路电流可在30μs内安全关断,具有宽安全工作区水平,实现饱和电压、关断损耗和安全工作区的折衷。

高压碳化硅IGBT器件的电学特性

借助计算机辅助设计技术(TCAD)仿真并结合基础物理建模,对SiC n和p沟道IGBT器件的电学特性进行比较研究。研究表明,在小电流密度下,n-IGBT电导调制效应较强,并具有较低的通态压降。而在较大的正向偏置电压下,p-IGBT背部的n^(+)注入层的正向载流子注入增强,从而使得p-IGBT导通电流较大。相比较npn晶体管而言,由于n-IGBT内部pnp晶体管的电流增益较低,关断过程中载流子的抽取电流较高,耗尽层扩展速度较快,使得其关断时间较短,因而n-IGBT在动态关断能耗和正向导通压降之间具有较好的折中关系。但n-IGBT关断过程中电压变化率(dv/dt)、电流变化率(di/dt)值较高,特别是发生电压穿通现象过后。因此,应对n-IGBT电磁干扰(EMI)抑制的器件设计技术加以重视。

智能电网用高功率密度1500A/3300V绝缘栅双极晶体管模块

基于双扩散金属氧化物半导体(diffused metal-oxide semiconductor,DMOS)元胞设计技术,针对智能电网的需求,引入"电子注入增强"以及台面栅技术,优化了3 300 V绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)芯片的整体性能。基于该芯片制造出的1 500 A/3 300 V高功率密度IGBT模块,相对于优化前其额定电流从1 200 A上升到了1 500 A(上升了25%),同时导通压降从2.8 V下降到了2.4 V(下降了14%),最高工作结温从125℃提升到150℃。反偏安全工作区(reverse biased safe operation area,RBSOA)与短路安全工作区(short-circuit safe operation area,SCSOA)测试显示,该模块能在集电极电压为2 000 V的情况下关断3 000 A的电流,并且在栅电压为15 V、集电极电压为2 000 V的短路条件下的安全工作时间超过10?s。测试结果显示,该模块导通压降及开关损耗性能与同类型国际主流产品相当。

IGBT驱动保护电路EXB841与M57959L的研究

介绍了EXB841与M5 795 9L对IGBT的驱动与保护原理 ,并分析了这

现代炼钢电弧炉变压器

详尽分析、阐述了大容量变压器设计中所涉及的弧流测控问题,局部过热问题,频繁的工作短路冲击及过电压问题,过负荷问题,阻抗匹配问题,三相功率平衡问题。同时介绍目前国内电炉变压器设计、工艺、制造的水平及其展望。

电压波动的危害预测计算及对策

大型电动机的起动及电弧炉和电焊机工作都会引起电网电压波动,特别是电弧炉工作的短路电流的周期性波动还会引起网络电压"闪烁",造成严重危害。如我省某企业安装一台5吨电弧炉,电源10kV,由于电力系统容量不够,投产后工作短路电流引起电压波动,严重影响居民用电,被迫停产,另想对策。

高关断能力压接型IGBT器件研制

直流断路器是高压直流输电系统换流站的主要电气设备之一。作为直流断路器中关键部件,压接型IGBT(insulated gate bipolar transistor)的电学性能及可靠性尤为重要。基于直流断路器的特性需求,开发出一款具有高关断能力的3 300 V压接式IGBT芯片。该芯片具有良好的开关特性、短路特性及坚固性,可通过8倍额定电流关断测试,且与自主研制的FRD芯片有良好的匹配性;基于此芯片研制的高关断压接型IGBT模块已通过仿工况关断能力测试。

现代大型电弧炉对电网公害抑制的途径及效益

文中对现代大型电炉对电网公害、对自身不利因素的抑制途径及效益问题作了分析。