适用于大功率IGBT并联的驱动技术研究

分析表明,为了提高变流器的功率,变流器通常采用多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并联的方式组建。阐述几种IGBT并联均流的影响因素,提出一种在门极和发射极线路上插入共模电感联合辅助发射极串联电阻的方式,优化IGBT的并联特性。探讨采用均流方法改善IGBT模块并联不均流,并通过双脉冲试验验证了均流方法,从而可以改善并联电流不均的状况。

IGBT小电流开通失效研究及结构改进

对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在小电流开关测试失效进行了分析研究,对IGBT栅极和集电极的电压电流波形监测发现,IGBT在小电流开通时电压电流波形存在严重的振荡问题,电压幅值超过器件最大额定值,导致器件失效。分析了IGBT芯片电容和栅极电阻对小电流开通振荡的影响,通过对IGBT芯片结构进行改进,将小电流振荡抑制在安全值范围内,解决了IGBT小电流开通失效问题,改进后的IGBT器件性能参数和应用测试温升接近国外竞品。

级联H桥光伏逆变器的功率自适应控制策略

当光伏(PV)组件间的输出功率严重不均衡时,单相级联H桥(CHB)PV并网逆变器的部分H桥单元的调制度将大于4/π,超过H桥变换器最大线性调制范围,使得PV组件的输出功率与相应的H桥变换器实际传输的功率不匹配,导致系统不能稳定运行。为此,基于方波补偿提出一种CHB PV并网逆变器的功率自适应控制策略,能够根据H桥的调制度自适应地控制PV组件的输出功率。即使PV组件间的最大输出功率严重不均衡,系统依然能够以单位功率因数稳定运行。相比现有的控制策略,能够进一步扩大单相CHB PV并网逆变器的运行范围。实验结果验证了所提控制策略的有效性。

高压IGBT短路热点研究和性能改进

为提升高压IGBT的抗短路能力,进一步改善短路与通态压降的矛盾关系,研究了IGBT背面工艺对抗短路能力的影响。通过TCAD仿真,在IGBT处于负载短路工作期间,针对场终止(FS)层n型注入剂量和集电区硼注入剂量对IGBT芯片内部热点位置变化的影响进行了研究。仿真结果表明,提高FS层n型注入剂量可将热点由元胞沟道转移到FS/n^(-)结附近,有利于IGBT抗短路能力的提升;通过对FS层和集电区注入剂量的优化,通态压降在常温和高温下的差值进一步减小,有利于芯片并联应用。开发3300 V/62.5 A IGBT芯片,并封装成1500 A电流规格成品,其通态压降为2.43 V,常温和高温下的通态压降差值降低0.11 V,通过了20 V栅压13 kA(8.7倍额定电流)的短路电流和3000 A大电流关断能力的测试。

漏电低软度大的4500 V FRD设计

为了满足4500 V快恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)反向偏置漏电低、反向恢复软度大的应用要求,介绍了一种新的FRD设计方法。该设计通过优化阳极掺杂,采用轻离子辐照和电子辐照相结合的寿命控制方式来增加FRD的反向恢复软度,降低FRD的元胞漏电流,并通过台阶形场板保护环结构来降低保护环的漏电流。采用203.2 mm(8英寸)平面栅加工工艺制作芯片并封装成4500 V/3000 A FRD模块,模块在高温125℃下的正向压降为3.1 V,反向偏置漏电流为10 mA,反向恢复能量为5300 mJ,反向恢复软度为1.24,反向恢复电流下降速度为6000 A/μs时,承受的极限功率可达8 MW。

基于Anand模型的柔性直流输电用IGBT模块焊接应力变形分析

IGBT模块直接覆铜(DBC)基板与底板进行回流焊接过程中,由于材料热膨胀系数不匹配,会产生较大翘曲与残余应力,影响模块可靠性。针对某柔性直流(VSC-HVDC)输电用大功率IGBT模块,基于有限元法,根据实际真空回流焊温度曲线,对比分析了Al_(2)O_(3)/Cu、AlN/AlSiC和Si_(3)N_(4)/AlSiC 3种陶瓷衬板与底板组合的焊接翘曲变形与残余应力分布。结果表明相对于Cu底板,采用AlSiC底板能有效降低底板翘曲与残余应力。相较于Si_(3)N_(4)陶瓷衬板,AlN陶瓷衬板与AlSiC底板的热膨胀系数匹配度更高,焊接后翘曲与残余应力最小。测试结果表明,AlN/AlSiC组合的仿真与实测变形量基本一致,测量范围内长边和短边方向误差分别为5.9%和5.6%。

漏电低短路能力强的3300V IGBT模块

为实现满足电网应用要求的短路能力强、反向偏置安全工作区大、工作结温高的3300 V高压绝缘栅场效应晶体管模块,提出了一种具有N型增强层的IGBT元胞结构,采用P型隔离区的元胞布局结构和台阶形场板的保护环结构的IGBT设计。基于203.2 mm(8英寸)平面栅IGBT加工工艺,制作出的芯片封装成3300 V/1500 A的IGBT模块。模块常温下的饱和压降(VCEsat)为2.55 V,动态总损耗(Etot)为5236 mJ;高温150℃下的VCEsat为3.3 V,集电极和发射极间的漏电流(ICES)只有38 mA,Etot为7157 mJ。在常温时,当栅极和发射极电压(VGE)为18.5 V的条件下,模块通过了一类短路测试。在150℃下,模块通过了2.5倍额定电流的反向偏置关断测试。

影响铝线键合失效因素及失效分析

本文根据大量的工作和经验的积累,列举了影响键合失效的因素,并根据这些失效的产品或样品给出了失效分析,总结了经验和积累了数据,并给出了相应的解决方法,只有不断的优化键合过程,才能提升产品良率。

高压IGBT线性变窄场限环终端设计

为使3300 V及以上电压等级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作结温达到150℃以上,设计了一种具有高结终端效率、结构简单且工艺可实现的线性变窄场限环(LNFLR)终端结构。采用TCAD软件对这种终端结构的击穿电压、电场分布和击穿电流等进行了仿真,调整环宽、环间距及线性变窄的公差值等结构参数以获得最优的电场分布,重点对比了高环掺杂浓度和低环掺杂浓度两种情况下LNFLR终端的阻断特性。仿真结果表明,低环掺杂浓度的LNFLR终端具有更高的击穿电压。进一步通过折中击穿电压和终端宽度,采用LNFLR终端的3300 V IGBT器件可以实现4500 V以上的终端耐压,而终端宽度只有700μm,相对于标准的场限环场板(FLRFP)终端缩小了50%。

移相控制双向DC/DC变换器回流功率的优化

传统双重移相控制下的双向DC/DC变换器会产生较大的回流功率,尤其当电压转换比不匹配时,会导致较高的功率损耗并降低系统传输效率。本文针对这一问题,提出一种优化的移相控制策略来控制变换器在最小回流功率点运行。在不同传输功率的情况下,采用分段优化算法计算出最小回流功率下的移相比组合,并通过实验验证了控制策略的有效性和理论分析的准确性。

漏电低软度大的3300V FRD设计

为了满足3300 V FRD反向漏电低,反向恢复软度大的应用要求,本文介绍了一种新的FRD设计。该设计通过优化阳极掺杂,采用轻离子辐照和电子辐照相结合的寿命控制方式来增加FRD的反向恢复软度,降低FRD的漏电流,通过台阶形场板保护环结构来降低保护环的漏电流。采用8英寸平面栅加工工艺得到的芯片封装成了3300 V/1500 A FRD模块。模块在高温150℃下的V_(F)为2.18 V,漏电流I_(R)为10 mA,反向恢复能量(E_(rec))为1665 mJ,关断软度为3.67,反向恢复极限di/dt为8000A/us时承受的功率可达3210 kW。

破解国有科技型中小企业三项制度改革难题的思考

国企改革在党中央坚强领导下以更加昂扬的精神加大改革推动力度,其中深化国企劳动、人事、分配(三项制度)改革是提升企业活力、效率的关键环节,是国企改革需要攻坚的重要一环。对于初创科技型企业如何在成立伊始就打破传统国企体制机制的桎梏,走出三项制度改革的困境成为新的思考。

键合铝线特性及提高键合可靠性方法

文章根据几种不同种类和线径的铝线及其综合特性,通过两种普遍实用的熔断电流计算公式,计算了常见的铝线线径的熔断电流;同时,根据键合中经常遇到的失效模式,讨论了几种改进键合质量和提高键合可靠性的措施。

1700V Primepack IGBT短路栅极振荡试验与分析

阐述一类短路过程中发生的栅极振荡,该振荡属于射频振荡的一种,这种振荡会导致IGBT短路失效,通过理论分析射频振荡机理,确定振荡原因及能量流通路径,调整不同的栅极封装参数,确认对短路性能的影响,最终通过封装改进并进行了大量试验验证解决了栅极振荡问题。