基于金刚石复合基板的压接式IGBT器件热特性与老化特性

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作者 童颜 莫申扬 +2 位作者 刘克明 骆健 邓二平 《半导体技术》 北大核心 2025年第10期1078-1084,1092,共8页

为满足基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)柔性输电设备对绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件散热与可靠性的严苛要求,提出了基于铝/金刚石和铜/金刚石复合金属基板的压接式IGBT封装设计。通过对比焊接式与压接式IGBT的热阻模型,揭示了基板... 为满足基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)柔性输电设备对绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件散热与可靠性的严苛要求,提出了基于铝/金刚石和铜/金刚石复合金属基板的压接式IGBT封装设计。通过对比焊接式与压接式IGBT的热阻模型,揭示了基板热阻在结-壳热阻中的占比。经稳态及瞬态热阻抗分析表明,金刚石基板凭借高热导率和高热容特性,可显著提高结温控制能力。仿真结果表明,采用金刚石基板的器件与传统钼铜基板相比,其结温降幅最大可达18℃,热稳态响应时间显著延长。通过20000次功率循环老化试验验证,金刚石基板封装IGBT的结-壳热阻及静态参数稳定性良好,其近似硅的热膨胀系数(CTE)具备优异的热机械可靠性。金刚石复合金属基板可有效提升压接式IGBT的结温控制能力,为高压大功率器件封装提供了可靠的解决方案。 展开更多

关键词 压接式绝缘栅双极晶体管(igbt) 结温控制 基板 铝/金刚石 铜/金刚石 功率循环

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压接型IGBT内部栅极电压一致性影响因素及调控方法 被引量：2

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作者 张冠柔 傅实 +4 位作者 彭程 李学宝 唐新灵 赵志斌 崔翔 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第5期393-401,共9页

压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流。结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB... 压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流。结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB的一体化电路模型,分析了栅极内电阻、栅射极电容以及驱动电阻对驱动电压一致性的影响。在此基础上提出了驱动PCB电感匹配、并联芯片数匹配以及集中电阻补偿的驱动PCB的调控方法,以实现对栅极电压一致性的有效调控。研究表明驱动电阻是造成芯片栅极电压不一致的主要因素。利用上述调控方法可将芯片开通时间的不均衡度由79.2%分别降低至2.86%、7.1%和7.5%,实验验证了所提出的驱动PCB调控方法的有效性。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极晶体管(igbt) 并联均流 栅极电压一致性 驱动印制电路板(PCB) 布线原则 调控方法

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压接型IGBT芯片的参数分散性对其并联时关断均流的影响 被引量：1

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作者 曹子楷 崔翔 +4 位作者 代安琪 李学宝 范迦羽 詹雍凡 唐新灵 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1913-1923,I0021,共12页

压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的多芯片并联关断期间会出现严重的不均流现象,直接影响到器件的关断可靠性。文中重点研究压接型IGBT芯片参数对其并联时关断均流的影响,首先,根据IGBT单芯片的关断机... 压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的多芯片并联关断期间会出现严重的不均流现象,直接影响到器件的关断可靠性。文中重点研究压接型IGBT芯片参数对其并联时关断均流的影响,首先,根据IGBT单芯片的关断机理和波形,分析芯片参数对IGBT单芯片关断各个阶段内集电极电流变化的影响规律;其次,定义多芯片并联关断波形中出现的第一类及第二类电流竞争峰谷,建立针对第一类电流竞争峰谷的随机分布模型,获得芯片参数以及并联数目对关断均流的影响规律,通过并联双芯片的双脉冲实验,验证所得规律的有效性;最后,结合分析结果提出阈值电压与饱和压降的相互补偿以及保持阈值电压差与跨导差异号等芯片筛选建议。研究成果可以为并联压接型IGBT芯片的参数筛选工作提供指导。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极晶体管 关断均流 芯片参数 筛选建议

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基于多层级模拟的压接型IGBT器件短路失效机理分析 被引量：6

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作者 李辉 余越 +3 位作者 姚然 赖伟 向学位 李金元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2392-2403,共12页

压接型绝缘栅双极晶体管(press pack insulated gate bipolar transistor,PP-IGBT)器件具有功率密度高、短路失效等优势,已被广泛应用于柔性直流输电换流阀中。现有压接型IGBT器件短路失效研究主要基于宏观测试结果,难以揭示由微观材料... 压接型绝缘栅双极晶体管(press pack insulated gate bipolar transistor,PP-IGBT)器件具有功率密度高、短路失效等优势,已被广泛应用于柔性直流输电换流阀中。现有压接型IGBT器件短路失效研究主要基于宏观测试结果,难以揭示由微观材料失效诱发器件短路失效的机理,该文基于圧接型IGBT器件短路测试结果,提出压接型IGBT器件短路失效机理的多层级模拟方法。首先,搭建短路冲击实验平台,基于短路实验获取失效发生条件与失效芯片;其次,建立压接型IGBT宏观器件——介观元胞模型,研究圧接型IGBT器件短路失效时器件–元胞复合应力变化规律;最后,建立微观元胞铝–硅界面分子动力学模型,分析短路失效发生条件,揭示短路失效机理,并提出芯片失效部位相对概率分布。结果表明,短路工况下芯片靠近栅极的有源区边角是最容易发生失效的薄弱区域,铝、硅材料失效是导致压接型IGBT器件短路失效的直接原因。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极晶体管器件 短路失效 多层级模拟 失效机理

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直流微网混合式断路器IGBT串联均压特性 被引量：8

5

作者 冷彤 王德全 +3 位作者 廖敏夫 邱军 王汝凡 邹积岩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3879-3886,共8页

混合式断路器在直流微网应用中将多个绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT)串联以承受关断过电压,为此对IGBT串联动态均压特性展开探讨。首先,分析了IGBT串联动态不均压原因及电阻、电容、二极管(RCD)无源缓冲均压... 混合式断路器在直流微网应用中将多个绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT)串联以承受关断过电压,为此对IGBT串联动态均压特性展开探讨。首先,分析了IGBT串联动态不均压原因及电阻、电容、二极管(RCD)无源缓冲均压电路工作原理;其次,通过仿真分析不同RCD电路参数对均压特性、IGBT关断损耗及过电压、二极管反向电压的影响;最后,搭建容量为1.2 kA/2.4 kV的IGBT串联开断单元,以500 ns关断时间差、600 A短路电流为实验条件,进行开断验证。研究结果表明:缓冲电容在一定范围内越大,IGBT的过电压、关断损耗、不均压程度越小,但过大的电容值对3者减小的作用有限;缓冲电阻在一定范围内越大,避雷器关断后,电路阻尼振荡的抑制效果越好,但二极管承受的反向电压会增大;结合仿真和实验,提出缓冲电容2~3μF,缓冲电阻2Ω的最佳电路参数,并在此基础上给出二极管选型原则。该文通过研究获得的RCD无源缓冲电路均压特性,可为工程应用提供一定技术参考。 展开更多

关键词 混合式直流断路器 绝缘栅双极晶体管 igbt 串联 动态均压

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柔直用压接型高压IGBT导通压降演化规律研究 被引量：5

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作者 张健 余超耘 +3 位作者 刘琛硕 薛鑫 占草 祝令瑜 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期78-85,共8页

MMC子模块中的高压功率器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在长期运行工况下逐渐发生热老化,最终导致器件失效。因此,研究IGBT的状态监测技术对于MMC的可靠运行具有重要意义。目前的文献压接型IGBT导通压... MMC子模块中的高压功率器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在长期运行工况下逐渐发生热老化,最终导致器件失效。因此,研究IGBT的状态监测技术对于MMC的可靠运行具有重要意义。目前的文献压接型IGBT导通压降演化规律研究较少,文中搭建了压接型IGBT功率循环试验平台,并在功率循环试验过程中同时监测得到不同热老化程度下的器件导通压降和门极电流,利用试验得到的结温与门极电流的线性关系将导通压降归一化到同一结温下,从而剥离结温对导通压降的影响。结果表明,导通压降随着热老化程度呈现上升的趋势,变化范围大致在10%以内。最后,将老化失效的两个IGBT解体,发现器件内部物理结构发生变化,芯片表面发现局部烧蚀甚至熔化。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 功率循环 老化机理 压接型绝缘栅双极型晶体管 结温计算

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压接型IGBT器件封装内部多物理场耦合问题研究概述 被引量：22

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作者 张一鸣 邓二平 +5 位作者 赵志斌 崔翔 唐新灵 任斌 傅实 李金元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第21期6351-6364,共14页

压接型绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolar transistor,IGBT)器件相对传统焊接式IGBT模块而言具有功率密度大、可靠性高、易于串联和失效短路等优点,现已逐步应用到高压直流输电等高压大功率应用场合。在压接型IGBT器件中,各组件... 压接型绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolar transistor,IGBT)器件相对传统焊接式IGBT模块而言具有功率密度大、可靠性高、易于串联和失效短路等优点,现已逐步应用到高压直流输电等高压大功率应用场合。在压接型IGBT器件中,各组件通过外施压力堆叠在一起形成电学和热学接触,内部除温度场和电磁场外,还需考虑应力场的作用,各场通过耦合变量形成联系,构成了一个复杂、非线性的多物理场耦合问题,给建模与计算带来了巨大挑战。该文对近年来国内外压接型IGBT器件多物理场耦合问题的研究现状进行综述,建立多物理场问题的数学描述,并梳理考虑多子模组相互作用的耦合关系,提炼多物理场耦合问题中的难点,即耦合关系的建模及对比分析、多物理场耦合问题的准确描述与简化及多物理场耦合算法的改善等。文中针对这些难点,在总结现有研究成果的基础上,指出今后需要深入研究的重点问题,借鉴相关领域研究成果,给出可能的解决方案。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极型晶体管器件 接触问题 多物理场耦合 耦合变量 简化模型

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高功率密度3600A/4500V压接型IGBT研制 被引量：17

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作者 刘国友 窦泽春 +2 位作者 罗海辉 覃荣震 黄建伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期4855-4862,共8页

该文基于柔性直流输电对大容量压接型绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）的应用需求,首创大尺寸方形陶瓷压接外壳、21×21mm2大尺寸高性能IGBT及其配套快速恢复二极管（fast recovery diode,FRD）芯片、... 该文基于柔性直流输电对大容量压接型绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）的应用需求,首创大尺寸方形陶瓷压接外壳、21×21mm2大尺寸高性能IGBT及其配套快速恢复二极管（fast recovery diode,FRD）芯片、独特结构的压接子单元,大幅度降低了芯片损耗、提高了单芯片电流容量;解决压接封装中的压力均衡、芯片均流等关键技术难题,成功研制高功率密度3600A/4500V压接型IGBT,具有导通损耗低、开关能力强、双面散热、失效短路的优点,功率容量与功率密度提高到一个新的水平,满足柔性直流输电应用需求。 展开更多

关键词 高功率密度 压接型 绝缘栅双极晶体管 快速恢复二极管

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基于有源电压控制法和无源缓冲法的IGBT串联均压技术 被引量：10

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作者 侯凯 李伟邦 +2 位作者 范镇淇 骆健 赵晓冬 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2013年第19期116-121,共6页

单个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于耐压的限制,在节能和改善电网电能质量、柔性直流输电、高压变频器、静止同步补偿器,以及有源电力滤波器等高压大功率电能变换场合还不能满足需求,而串联使用是一种较好的解决方案,但IGBT的串联使用需... 单个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于耐压的限制,在节能和改善电网电能质量、柔性直流输电、高压变频器、静止同步补偿器,以及有源电力滤波器等高压大功率电能变换场合还不能满足需求,而串联使用是一种较好的解决方案,但IGBT的串联使用需要解决一系列综合问题。文中结合有源电压控制(AVC)和无源电阻电容二极管(RCD)均压技术,从栅极驱动模块、参考电压波形、过流保护模块、无源缓冲电路参数计算等方面系统地描述了串联IGBT均压的综合解决方案。在此基础上研制了由4只IGBT模块串联组成的阀臂,并进行了脉冲试验,脉冲放电过程中阀臂中的每只IGBT均压稳定,电压过冲小于5%。在此基础上研制了一套3kV,600kVA的三相电压源换流器(VSC)样机,稳定地进行了额定功率的整流与逆变运行,验证了该IGBT模块直接串联技术的有效性与实用性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管（igbt） 模块串联 有源电压控制（AVC） 无源电阻电容二极管 （RCD）均压 电压源换流器（VSC）

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600V槽栅IGBT优良性能的机理分析

10

作者 吴郁 周璇 +5 位作者 金锐 胡冬青 贾云鹏 谭健 赵豹 李哲 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1313-1317,共5页

槽栅结构对功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的影响主要是n-漂移区的电导调制而不是对沟道电阻的改善,为了论证这一问题,采用仿真工具Sentaurus TCAD,针对600 V的Trench IGBT和Planar IGBT两种结构的阻断... 槽栅结构对功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的影响主要是n-漂移区的电导调制而不是对沟道电阻的改善,为了论证这一问题,采用仿真工具Sentaurus TCAD,针对600 V的Trench IGBT和Planar IGBT两种结构的阻断特性、导通特性和开关特性等进行仿真分析,重点研究了2种结构在导通态时n-漂移区和沟道区各自所占的通态压降的比例以及n-漂移区内的过剩载流子数量.结果表明:2种结构的沟道区压降所占比例较小且相差很少,槽栅结构的n-漂移区内载流子数量远超平面栅结构,电导调制效果更好,即槽栅结构主要是对n-漂移区的电导调制的改善.同时研究了2种IGBT结构的E_(off)-V_(CE(on))折中曲线,发现槽栅IGBT具有更低的通态压降和关断损耗. 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管(insulate gate BIPOLAR transistor igbt) 槽栅 平面栅 通态压降 关断损耗

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IGBT封装形式对结温测量精度的影响 被引量：10

11

作者 邓二平 陈杰 +3 位作者 赵雨山 赵子轩 赵志斌 黄永章 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期956-963,共8页

高压大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的不同封装形式(压接型IGBT器件和焊接式IGBT模块)使其热学特性尤其是散热路径存在很大差异,最终可能会影响结温测量方法的适用性和准确性。基于有限元法建立了可表征压接型封装和焊接式封装的... 高压大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的不同封装形式(压接型IGBT器件和焊接式IGBT模块)使其热学特性尤其是散热路径存在很大差异,最终可能会影响结温测量方法的适用性和准确性。基于有限元法建立了可表征压接型封装和焊接式封装的等效热学仿真模型,详细研究了小电流下饱和压降结温测量法的物理过程,对比分析了两种封装形式结温测量的精确度。仿真结果表明,小电流下饱和压降结温测量法存在固有测量误差的问题,在高压大功率IGBT模块中尤为突出,但是由于压接型IGBT器件双面散热的特性使芯片内部温度分布更均匀,也使结温测量的误差相对较小。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极型晶体管(igbt) 焊接式igbt模块 结温测量方法 封装形式 测量精度

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一种带有p型阻挡层的新型阳极短路IGBT结构

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作者 于佳弘 李涵悦 +3 位作者 谢刚 王柳敏 金锐 盛况 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期679-683,共5页

提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通... 提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通压降回跳现象至关重要。详细讨论了p型阻挡层的高度、宽度和水平位置对器件电学特性的影响。仿真结果表明,将一个传统结构的阳极短路型IGBT和一个具有高度为4μm、宽度为3μm的p型阻挡层的新型阳极短路型IGBT结构对比,在门极驱动电压为15 V的情况下,器件的正向导通压降从传统的4.60 V下降到3.95 V,关断时间从354 ns减少到305 ns。所提出的新结构能进一步有效折中IGBT器件正向压降与关断时间的矛盾关系。 展开更多

关键词 回跳现象 阳极短路绝缘栅双极型晶体管(igbt) p型阻挡层 正向导通压降 关断时间

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一种适用于充电机的IGBT高频驱动电路

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作者 艾胜胜 李康乐 +3 位作者 王雷 田地 许克磊 常超 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第9期844-850,共7页

随着国内地铁行业的快速发展,辅助系统充电机所用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开关频率已经可以达到上百千赫兹,一般的驱动器已经无法满足高频条件下对驱动信号的要求,IGBT高频驱动成为当前的研究焦点。基于MOS管开关速度快的特性以及比较... 随着国内地铁行业的快速发展,辅助系统充电机所用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开关频率已经可以达到上百千赫兹,一般的驱动器已经无法满足高频条件下对驱动信号的要求,IGBT高频驱动成为当前的研究焦点。基于MOS管开关速度快的特性以及比较器高精度、良好的稳定性、灵敏性、开关等特性,设计了一款IGBT高频驱动器。比较器把接收到的驱动信号转换为两路不同的驱动信号传输至PMOS管与NMOS管,从而实现IGBT高频驱动功能。搭建实验平台,经测试IGBT高频驱动开关频率可以实现100 kHz。和传统驱动电路对比,IGBT开关频率提高了50 kHz,实现了IGBT开关频率高频化。研究成果对大功率IGBT及SiC MOSFET驱动技术的应用具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 充电机 绝缘栅双极晶体管(igbt) 高频 驱动器 欠压监测

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针对IGBT固态断路器的在线监测系统设计

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作者 周进飞 郭鹏 高阿骥 《半导体技术》 北大核心 2024年第2期178-182,共5页

针对固态断路器(SSCB)和功率半导体器件在长期工作下的系统级在线监测手段匮乏的问题,设计了绝缘栅双极晶体管(IGBT)固态断路器的在线监测系统,采用微控制器单元、测量回路以及模拟实验回路相互配合,实现了对IGBT老化状态的监测与数据... 针对固态断路器(SSCB)和功率半导体器件在长期工作下的系统级在线监测手段匮乏的问题,设计了绝缘栅双极晶体管(IGBT)固态断路器的在线监测系统,采用微控制器单元、测量回路以及模拟实验回路相互配合,实现了对IGBT老化状态的监测与数据提取。实验结果表明,该系统能够对400 V直流母线电压下的114 A故障电流进行连续重复关断,而测量回路则能够实时监测待测器件(DUT)的导通压降V_(CE,on),可监测到IGBT在循环过程中出现的导通压降升高这一老化特征,所有待测器件的V_(CE,on)均在上百次循环过程中升高了10%以上。通过扫描电子显微镜(SEM)分析可知,其键合线处的缝隙宽度增大了142.44%,实际验证了IGBT的键合线老化机理。 展开更多

关键词 固态断路器(SSCB) 绝缘栅双极晶体管(igbt) 导通压降测量 在线监测 键合线老化 扫描电子显微镜(SEM)分析

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功率器件IGBT串联的移相控制技术 被引量：8

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作者 付志红 苏向丰 周雒维 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期113-116,共4页

IGBT器件在电力装置中得到广泛应用 ,用IGBT串联提高装置对超单管耐压电源的控制是切实可行的 ,关键问题要解决IGBT串联的静态均压和动态过压问题。提出用并联电阻的办法解决静态均压问题 ;用移相控制技术 ,通过对主电源分级 ,对各级电... IGBT器件在电力装置中得到广泛应用 ,用IGBT串联提高装置对超单管耐压电源的控制是切实可行的 ,关键问题要解决IGBT串联的静态均压和动态过压问题。提出用并联电阻的办法解决静态均压问题 ;用移相控制技术 ,通过对主电源分级 ,对各级电源移相控制 ,实现主电源的分级接入和撤离 ,解决主控电路中IGBT的动态过压问题。文中讨论了IGBT串联电路的耐压、移相角度等参数的确定办法 ,分析了该技术对开关极限频率、输出波形的影响以及存在的问题。 展开更多

关键词 功率器件 igbt 串联 动态过压 移相控制 耐压能力 绝缘栅双极晶体管 静态过压 耐压控制

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IGBT载流子增强技术发展概述 被引量：3

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作者 沈千行 张须坤 +5 位作者 张广银 杨飞 谭骥 田晓丽 卢烁今 朱阳军 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期751-758,778,共9页

发射极载流子增强技术作为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件所特有的技术手段,是进一步改善IGBT导通饱和压降和关断损耗折中性能的关键所在。在经历了20多年的发展之后,发射极载流子浓度增强的技术无论从结构和性能上都得到了巨大的提升。... 发射极载流子增强技术作为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件所特有的技术手段,是进一步改善IGBT导通饱和压降和关断损耗折中性能的关键所在。在经历了20多年的发展之后,发射极载流子浓度增强的技术无论从结构和性能上都得到了巨大的提升。概述了IGBT载流子增强技术的发展过程,针对IGBT中的载流子分布,分析了载流子增强技术的物理机制,介绍了传统载流子增强技术所采用的器件结构及实现方法,包括注入增强型绝缘栅双极型晶体管(IEGT),载流子存储层结构的沟槽型双极型晶体管(CSTBT),高导电率IGBT(Hi GT),平面增强结构IGBT,以及最近几年较新型的介质阻挡层IGBT,局部窄台面IGBT,p型埋层CSTBT等。着重讨论了每种器件的结构特点以及性能上的改善。载流子增强技术将是新一代IGBT器件设计的一个主要技术手段。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 载流子 增强技术 空穴积累 通态压降

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缓变场终止型IGBT特性的仿真 被引量：2

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作者 匡勇 贾云鹏 +4 位作者 金锐 吴郁 屈静 苏洪源 李蕊 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期29-33,43,共6页

为改善场终止型绝缘栅双极型晶体管（FS-IGBT）电场终止能力的可靠性,对一种缓变场终止型绝缘栅双极型晶体管（GFS-IGBT）的特性进行了仿真研究。与传统FS-IGBT的突变场终止层不同,GFS-IGBT所具有的场终止层是一个厚度为20-30μm,峰值... 为改善场终止型绝缘栅双极型晶体管（FS-IGBT）电场终止能力的可靠性,对一种缓变场终止型绝缘栅双极型晶体管（GFS-IGBT）的特性进行了仿真研究。与传统FS-IGBT的突变场终止层不同,GFS-IGBT所具有的场终止层是一个厚度为20-30μm,峰值掺杂浓度为3.5×10^15cm^-3的缓变场终止层。采用Sentaurus TCAD仿真软件,对600 V/20 A的FS-IGBT与GFS-IGBT和非穿通型IGBT（NPT-IGBT）在导通、开关和短路特性等方面进行了对比仿真。结果表明,在给定的参数范围内,GFS-IGBT具有更低的通态压降、良好的关断电压波形以及更小的关断能耗。最后介绍了一种针对600 V IGBT器件的缓变场终止结构的制造技术。 展开更多

关键词 缓变掺杂 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 通态压降 关断损耗 场终止结构

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基于SiC和Si器件的燃料电池汽车DC-DC变换器的性能 被引量：3

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作者 周晓敏 马后成 高大威 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2017年第1期79-86,共8页

为实现燃料电池汽车输出电压、功率的调节与控制,采用了一种交错式双Boost电路的大功率直流-直流(DC-DC)变换器,其中应用了Si和SiC功率器件。基于电路损耗计算和效率仿真手段,对比分析了全SiC[金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器... 为实现燃料电池汽车输出电压、功率的调节与控制,采用了一种交错式双Boost电路的大功率直流-直流(DC-DC)变换器,其中应用了Si和SiC功率器件。基于电路损耗计算和效率仿真手段,对比分析了全SiC[金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件、SiC二极管]、SiC MOSFET和Si二极管的混合器件和全硅Si[绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、Si二极管]的变换器在电路损耗。结果表明:Si IGBT的开通和关断损耗约是SiC MOSFET的3倍和10倍,在不同工况下,全SiC变换器的转换效率比全Si变换器高1%~3.1%。因而,SiC功率器件在大功率DC-DC变换器的应用中,能够提高功率密度、可靠性和动力系统工作效率。 展开更多

关键词 燃料电池汽车 直流-直流(DC-DC)变换器 交错式双Boost电路 SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) Si绝缘栅双极型晶体管(igbt) 电路损耗

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