碳化硅功率器件用有机硅灌封胶材料耐温性能研究 被引量：3

1

作者 林荧 史玉龙 +3 位作者 刘育豪 张云霄 张博雅 文韬 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2023年第12期24-33,共10页

碳化硅(SiC)功率器件高功率密度化的发展趋势和航空领域的应用需求,对封装用有机硅灌封胶材料的耐高低温性能提出更高的要求。本文以SEMICOSIL 915HT、Duraseal 1533、R-2188 3种型号商用有机硅灌封胶材料为研究对象,比较三者的耐温性... 碳化硅(SiC)功率器件高功率密度化的发展趋势和航空领域的应用需求,对封装用有机硅灌封胶材料的耐高低温性能提出更高的要求。本文以SEMICOSIL 915HT、Duraseal 1533、R-2188 3种型号商用有机硅灌封胶材料为研究对象,比较三者的耐温性能。结果表明:灌封胶材料热降解过程中甲基氧化阶段的反应与灌封胶材料热氧老化过程的前期反应相同。R-2188的灌封胶材料具有较高的甲基氧化反应活化能(249.5 kJ/mol)、335℃的起始热分解温度和在甲基氧化阶段较低的质量损失(5%),更适用于高温运行条件下SiC功率器件的封装。SEMICOSIL 915HT具有-81.1℃的结晶起始温度和0.006 4 min^(-1)的结晶速率,更适用于低温运行条件下SiC功率器件的封装。 展开更多

关键词 有机硅灌封胶 碳化硅功率器件 封装 耐温性能

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基于碳化硅功率器件的宽输入电压双管正激式直流电源研究 被引量：1

2

作者 王长庚 谢敬仁 沙龙 《电源学报》 CSCD 2016年第4期52-58,共7页

提出了一种高输出功率、宽输入电压范围、良好输出动态特性的太阳能并网逆变器供电电源。该电源采用碳化硅SiC双管正激电路拓扑,输出功率为1 000 W,通过高效的PWM调制控制,可以保证在电池板电压变化很宽的范围内,电源输出直流电压的稳... 提出了一种高输出功率、宽输入电压范围、良好输出动态特性的太阳能并网逆变器供电电源。该电源采用碳化硅SiC双管正激电路拓扑,输出功率为1 000 W,通过高效的PWM调制控制,可以保证在电池板电压变化很宽的范围内,电源输出直流电压的稳定。首先介绍了碳化硅SiC功率器件的主要特性,分析了双管正激电路拓扑的原理及优点,同时对一些碳化硅SiC-MOSFET等关键器件和碳化硅SiC-MOSFET驱动电路和转化效率进行了分析,并对电源进行了大量的验证实验。验证结果证明了该设计的可行性和优越性。 展开更多

关键词 宽电压输入 双管正激式 碳化硅功率器件

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碳化硅功率器件的串扰问题及抑制方法

3

作者 冯静波 客金坤 +3 位作者 彭晗 辛晴 许航宇 薛泓林 《广东电力》 2023年第5期126-135,共10页

为了改善碳化硅功率器件的快速开关瞬态带来的串扰问题,研究碳化硅功率器件的驱动参数对串扰问题的影响,总结抑制串扰的驱动策略,并提出串扰抑制的谐振型驱动方法。首先,明确米勒电容和共源极电感的耦合作用,分析得到半桥结构中碳化硅... 为了改善碳化硅功率器件的快速开关瞬态带来的串扰问题,研究碳化硅功率器件的驱动参数对串扰问题的影响,总结抑制串扰的驱动策略,并提出串扰抑制的谐振型驱动方法。首先,明确米勒电容和共源极电感的耦合作用,分析得到半桥结构中碳化硅功率器件的串扰机理;其次,通过LTspice仿真研究碳化硅功率器件驱动器的栅极电阻和栅源电容对串扰的影响;然后,提出抑制串扰的驱动策略和谐振型驱动方法;最后,通过双脉冲测试电路实验观测串扰影响,并对比分析所提方法与有源米勒钳位方法的实验结果。研究结果表明:在开通串扰下,有源米勒钳位方法下的栅源电压负尖峰为-13.2 V,串扰抑制的谐振型驱动方法下的电压负尖峰仅为-7.3 V;在关断串扰下,有源米勒钳位方法下的栅源电压正尖峰为-2.4 V,串扰抑制的谐振型驱动方法下的电压正尖峰仅为-3.81 V。上述结果验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 碳化硅功率器件 米勒电容 共源极电感 驱动策略 有源米勒钳位 谐振驱动

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温度对碳化硅器件封装用有机硅弹性体陷阱特性的影响 被引量：3

4

作者 孟伟 李学宝 +3 位作者 张金强 赵志斌 崔翔 王亮 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期577-587,共11页

有机硅弹性体作为一种高分子聚合物,因具有良好的耐高温性能、绝缘强度以及与芯片的相容性,已在碳化硅功率器件中得到应用。目前国内外针对有机硅弹性体在高温下的绝缘特性研究较少,而介质的陷阱特性与其绝缘性能密切相关,研究有机硅弹... 有机硅弹性体作为一种高分子聚合物,因具有良好的耐高温性能、绝缘强度以及与芯片的相容性,已在碳化硅功率器件中得到应用。目前国内外针对有机硅弹性体在高温下的绝缘特性研究较少,而介质的陷阱特性与其绝缘性能密切相关,研究有机硅弹性体的陷阱特性及其受温度的影响,对于该种灌封材料在碳化硅器件封装中的应用具有重要意义。为此,采用表面电位衰减法(surfacepotentialdecay,SPD)测量了有机硅弹性体在温度20~250℃范围内的表面电位衰减曲线,提取了不同温度下有机硅弹性体的陷阱电荷能级密度分布和迁移率等微观参数,建立了有机硅弹性体迁移时间、迁移率、电位衰减时间常数随温度变化的拟合表达式,分析了温度对有机硅弹性体陷阱特性的影响机制,确定了有机硅弹性体陷阱捕获电荷数量最大时的温度阈值。此外,结合有机硅弹性体陷阱特性,从载流子输运的角度解释了该材料电导率、迁移率以及深浅陷阱的电位衰减时间常数之差随温度变化的规律,并通过分析有机硅弹性体的微观结构特征,解释了该材料陷阱特性的极性效应。相关结果可以为不同温度下有机硅弹性体绝缘特性的认知提供支撑。 展开更多

关键词 高压大功率碳化硅器件 高温 有机硅弹性体 陷阱特性 表面电位衰减

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基于全碳化硅器件的辅助变流器设计及试验验证 被引量：1

5

作者 李艳伟 梁海刚 +2 位作者 王雷 李锦 徐亚昆 《城市轨道交通研究》 北大核心 2020年第7期61-65,共5页

辅助变流器是导轨电车上的重要电源设备,为全车提供380 V交流电和24 V直流电源。目前辅助变流器普遍采用基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)功率模块进行设计,其体积大、开关频率低、功率密度小,无法满足当前导轨电车辅助变流器小型化、轻量... 辅助变流器是导轨电车上的重要电源设备,为全车提供380 V交流电和24 V直流电源。目前辅助变流器普遍采用基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)功率模块进行设计,其体积大、开关频率低、功率密度小,无法满足当前导轨电车辅助变流器小型化、轻量化的设计需求。采用新型SiC(碳化硅)MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)功率器件代替IGBT进行系统设计,以提高系统开关频率,优化设计外围无源器件,同时利用新型箝位电路抑制了高开关频率带来的尖峰电压。通过计算及试验,验证了基于SiC设计的新型导轨电车辅助变流器在体积和性能方面的优势,对SiC MOSFET器件的应用具有积极意义。 展开更多

关键词 辅助变流器 碳化硅功率器件 功率模块试验 变流器效率

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全碳化硅大功率直流电源关键技术研究 被引量：3

6

作者 李志君 黄波 +3 位作者 黄小羽 郑琼林 李虹 邵天骢 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期215-222,共8页

碳化硅SiC(silicon carbide)功率器件的耐压、频率和损耗等特性均优于硅(Si)器件,然而SiC器件抗冲击能力差、电磁干扰大,且SiC器件对整个功率变换系统的贡献尚缺乏分析验证,因此,采用全SiC器件研制高性能的大功率直流电源具有一定挑战... 碳化硅SiC(silicon carbide)功率器件的耐压、频率和损耗等特性均优于硅(Si)器件,然而SiC器件抗冲击能力差、电磁干扰大,且SiC器件对整个功率变换系统的贡献尚缺乏分析验证,因此,采用全SiC器件研制高性能的大功率直流电源具有一定挑战。首先针对SiC器件抗冲击能力差的问题,引入嵌入式保护策略,应对直流电源外部冲击扰动和短路故障。其次,针对电磁干扰大的问题,设计了电磁干扰滤波器抑制传导干扰。最后,比较全Si C电源和传统全Si电源,以实验研究的方式验证功率器件使用SiC器件的技术优势。对全SiC大功率直流电源的关键技术进行全面研究和实验验证,为SiC半导体器件在大功率电能变换中的应用提供了有益参考,并为其优异性能提供坚实依据。 展开更多

关键词 碳化硅功率半导体器件 电力电子变换装置 嵌入式保护 电磁兼容 功率密度 效率

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SiC宽禁带功率器件在雷达发射机中的应用分析 被引量：20

7

作者 余振坤 郑新 《微波学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期61-65,共5页

介绍了SiC宽禁带半导体材料的特性,通过与Si和GaAs半导体相比较,该材料在击穿电场强度、截止频率、热传导率、抗辐射能力、结温和热稳定性等方面具有显著优点。SiC宽禁带功率器件,尤其在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境... 介绍了SiC宽禁带半导体材料的特性,通过与Si和GaAs半导体相比较,该材料在击穿电场强度、截止频率、热传导率、抗辐射能力、结温和热稳定性等方面具有显著优点。SiC宽禁带功率器件,尤其在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境适应性和总效率等方面具有卓越的性能,在雷达发射机中有良好的应用前景。文章还详细论述了现代雷达对SiC功率器件的具体指标要求。 展开更多

关键词 宽禁带半导体 碳化硅功率器件 雷达发射机

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电力电子器件及其应用的现状和发展 被引量：245

8

作者 钱照明 张军明 盛况 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第29期5149-5161,共13页

电力电子是现代科学、工业和国防的重要支撑技术,功率器件是电力电子技术的核心和基础,其应用是电力电子技术发展的驱动力。该文对现代电力电子器件,特别是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件及当前电力电子应用装置/系统的诸多热点问题... 电力电子是现代科学、工业和国防的重要支撑技术,功率器件是电力电子技术的核心和基础,其应用是电力电子技术发展的驱动力。该文对现代电力电子器件,特别是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件及当前电力电子应用装置/系统的诸多热点问题(绿色能源应用、电动汽车、LED照明)的现状和发展前景进行简要的综述。 展开更多

关键词 碳化硅功率器件 氮化镓功率器件 绿色能源应用 电动汽车 LED照明 现状和发展前景

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一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器 被引量：10

9

作者 孟准 王议锋 杨良 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期220-228,共9页

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,... 提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。 展开更多

关键词 碳化硅功率器件 并网发电 双BUCK逆变器 高频变换 软件锁相环

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ICP刻蚀工艺在SiC器件上的应用 被引量：3

10

作者 周燕萍 朱帅帅 +2 位作者 李茂林 左超 杨秉君 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第11期152-154,157,共4页

Si C作为第三代半导体材料的代表性材料,具有宽禁带、高临界击穿电场、高电子饱和迁移速率和高导热率等优良特性,使其在电力电子器件领域得到广泛关注。通过采用电感耦合等离子体(ICP)设备对4H-SiC材料进行刻蚀工艺研究。该刻蚀实验采用... Si C作为第三代半导体材料的代表性材料,具有宽禁带、高临界击穿电场、高电子饱和迁移速率和高导热率等优良特性,使其在电力电子器件领域得到广泛关注。通过采用电感耦合等离子体(ICP)设备对4H-SiC材料进行刻蚀工艺研究。该刻蚀实验采用Si O2膜作为刻蚀掩模,SFx/O2作为刻蚀工艺气体,通过一系列工艺参数调整及刻蚀结果分析,得出了ICP源功率、RF偏压功率、氧气流量和腔体压强对Si C材料刻蚀速率、刻蚀选择比以及刻蚀形貌的影响,并得到最优工艺参数。对刻蚀样片进行后处理工艺,获得了底部圆滑、侧壁垂直的沟槽结构,该沟槽结构对4H-SiC功率UMOSFET性能优化起到关键性作用。 展开更多

关键词 碳化硅功率器件 电感耦合等离子体(ICP)刻蚀 沟槽结构 沟槽型功率场效应管

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新一代WBG弧焊逆变电源 被引量：11

11

作者 王振民 汪倩 +1 位作者 王鹏飞 张芩 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期49-52,共4页

硅功率器件的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近由其材料特性决定的理论极限,难以满足新一代高性能弧焊逆变电源对紧凑体积、高温、高功率密度、高压、高频以及抗辐射等恶劣工况条件的新要求.宽禁带(WBG)半导体是一种革命... 硅功率器件的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近由其材料特性决定的理论极限,难以满足新一代高性能弧焊逆变电源对紧凑体积、高温、高功率密度、高压、高频以及抗辐射等恶劣工况条件的新要求.宽禁带(WBG)半导体是一种革命性的电力电子材料,已成为下一代电力电子器件的主攻方向.主要介绍WBG功率器件的基本特点、类型以及发展情况,重点介绍WBG功率器件应用于弧焊逆变电源时需要重点解决的关键科学和技术问题,为促进和推动下一代WBG弧焊逆变电源的发展和应用奠定基础. 展开更多

关键词 宽禁带半导体 碳化硅功率器件 电弧焊

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新型双脉冲MIG焊接电源 被引量：12

12

作者 钟启明 谢芳祥 王振民 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期94-99,I0006,共7页

为提升双脉冲MIG焊接设备的整体性能,研制了一台基于全碳化硅功率器件的双脉冲MIG逆变焊接电源,逆变频率可达100kHz,有利于实现电弧的精细化控制.以STM32F405RGT6为控制核心,搭建了逆变焊机的控制系统硬件电路,其由主控制电路、数字面... 为提升双脉冲MIG焊接设备的整体性能,研制了一台基于全碳化硅功率器件的双脉冲MIG逆变焊接电源,逆变频率可达100kHz,有利于实现电弧的精细化控制.以STM32F405RGT6为控制核心,搭建了逆变焊机的控制系统硬件电路,其由主控制电路、数字面板以及送丝控制电路等构成.根据双脉冲MIG焊的任务需求设计了相应的控制软件,采用增量式PID算法控制输出量,通过单脉冲输出+脉动送丝控制,实现双脉冲焊接.结果表明,所研制的逆变焊接电源具有快速的动态响应,能有效配合脉动送丝进行焊接,焊缝鱼鳞纹清晰,无明显缺陷. 展开更多

关键词 碳化硅功率器件 双脉冲MIG焊接 数字化焊接电源

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