[问答]

高压IGBT模块数据手册有什么特性看不到

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 在一些要求高可靠性的应用场合，希望功率半导体器件可以稳定运行30年以上。为了达到这个目标，三菱电机开发了X系列高压IGBT模块，特别注重了可靠性方面的设计，并在实际的环境条件下进行了验证，结果显示失效率可以得到明显降低。本文着介绍在IGBT数据手册上看不到的一些特性。 0
2019-7-30 06:01:40　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × wanqing192 该类别下有 6 个回答。邀请回答 zsjjx 该类别下有 5 个回答。邀请回答 xiezhe272 该类别下有 5 个回答。邀请回答 raylue 该类别下有 5 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 5 个回答。邀请回答谦谦三君子该类别下有 4 个回答。邀请回答 5616asaqwq 该类别下有 4 个回答。邀请回答 tianwuxue 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user76 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sywnnt 该类别下有 4 个回答。邀请回答 safadaga 该类别下有 4 个回答。邀请回答 cnmz 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Qwang_public 该类别下有 4 个回答。邀请回答 shenzhenqide 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user142 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sdvjuwwrw 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Topcbpcba 该类别下有 4 个回答。邀请回答 ZQW发烧友该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user160 该类别下有 4 个回答。邀请回答 mashiquan123 该类别下有 4 个回答。邀请回答举报李俊相关推荐 • 请问为什么串口监视器看不到数据呢 3987 • CIS Exploror里面看不到元件 4087 • cam350导入allegro16.5光绘时丝印文字看不到，钻孔表也看不到 10691 • 栅极电阻RG对IGBT开关特性有什么影响？ 2975 • 为什么示波器看不到完整波形？ 26266 • PROTLE导入DXF后看不到图档是怎么回事？ 3563 • place_BOUND_TOP的网格怎么看不到了 10365 • 用ad8015输出时接示波器，50欧下看不到波形是为什么？ 441 • cuteftp可以连接虚拟机Ubuntu，但是看不到根目录 4059 • pads软件下面菜单看不到 1844 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1、引言在一些电力电子应用中，例如轨道牵引、输变电系统等，追求IGBT模块零失效率，但是实际运行中一些突发状况还是会发生，而这种突发状况往往无法预测，所以就要求功率半导体器件能够有足够大的裕量，可以承受这种突然的冲击。本文就X系列高压IGBT模块在应对突发工况和恶劣环境条件下的一些特别设计点做了详细介绍。 2、可靠性设计 2.1 大电流开关工况下的动态鲁棒性 2.1.1 过载工况在IGBT模块选型时，需要考虑的因素很多，比如回路杂散电感、门极驱动条件、直流电压波动范围、环境温度等等。就电流而言，一般情况下，IGBT模块规格书定义其最大关断电流为两倍的额定电流，这是由IGBT芯片所决定的。如图1所示，X系列高压IGBT芯片衬底增加了P区，可以实现增大的关断电流[1][2]。 2.1.2 短路工况短路模式分为好几种模式：IGBT开通即短路（短路模式1），IGBT通态过程中短路（短路模式2），反并联二极管续流时短路（短路模式3）[3][4]。从IGBT设计原理上，有两种提高IGBT模块短路耐量的方法：一种是优化IGBT芯片设计。另一种是优化IGBT模块内部排版布局，使短路电流引起的电磁感应对门极电压的影响最小化。对IGBT芯片来说，通过优化MOS栅极的元胞结构和密度，可以避免闩锁效应发生，进而提高其短路耐量。对IGBT模块内部排版布局来说，可以通过电磁场分析，使短路电流对门极电压引起的感应电动势最小[5]。短路模式3对反并联二极管是个巨大的考验。所以，在X系列二极管芯片设计时，特别增强了二极管的坚固可靠性。通过采用RFC芯片威廉希尔官方网站 [6]，反并联二极管可以承受更大的峰值功率，保证其在短路模式3下不会失效。 2.1.3 反向恢复过程在母线电压较高时，对于传统的PIN二极管，当反向恢复时，二极管两端的电压会产生电压尖峰和振铃现象（如图2所示）。为了抑制这种现象，必须减小IGBT模块开通时的di/dt，但是低的di/dt会导致开通损耗的上升。如果采用RFC二极管，即使开通速度比较快（di/dt较大），反向恢复的振铃现象也不会发生，此时开通损耗也会相对较小[6]。RFC二极管芯片的截面图如图3所示。 2.1 更高的稳态工作结温一般来说，功率半导体器件的失效率会随着其工作温度的升高而上升（参考MIL标准：MIL-HDBK-217F），根据公式(1)，硅NPN器件在150℃工作结温下的失效率（πT）是其在125℃时的1.37倍。所以，在选择IGBT模块时，应当了解其最大工作结温，并且留有适当的裕量。而对于IGBT模块设计者来说，也应当选择耐高温的材料，并且采用合适的组装工艺流程，使IGBT模块能够可靠稳定地在高温下运行。下面就X系列高压IGBT模块在工作结温和绝缘方面的设计点做介绍。 2.2.1 防止过温失效减小高温下集电极-发射极漏电流（ICES）是一个有效的防止过温失效的方法。对IGBT芯片来说，可以通过以下设计方法： 1、优化N+缓冲层结构（如图4）； 2、控制N-漂移层的载流子寿命； 3、采用一种合适的边缘终止区结构[7]; 4、晶圆处理过程中采用吸杂工艺，如图5所示，增强晶圆的纯度，使杂质含量最小化。通过以上措施，使X系列高压IGBT模块在在150℃时的ICES与传统IGBT模块125℃时相当。 2.2.2 强化绝缘能力局部放电是IGBT模块绝缘设计的一个重要考量点，应当保证IGBT器件在高温下长期运行时不产生局部放电。首先绝缘凝胶的选择，在超过IGBT最大结温时仍保持良好的绝缘性能。其次在凝胶注入时，采用精细的工艺流程保证凝胶中的气泡不会引起局部放电发生。 2.3 更好的抵御恶劣环境能力像铁路等，控制功率模块周边的温度和湿度是很困难的，因此在IGBT模块设计时，应当考虑其在高压下抵御高湿度的能力。 2.3.1 湿度和凝露对IGBT模块的影响当VCE较高，且环境湿度比较大时，场限环表面的电荷易于产生集聚，而这种电荷的集聚会影响IGBT芯片的耐压能力（VCES）。X系列高压IGBT模块的边缘终止区采用半绝缘性钝化膜材料和处理工艺，可以抑制高压工况下场限环表面的电荷集聚，进而提高其抵御高湿度和凝露的能力。 2.3.2 LTDS LTDS（长期运行直流稳定性）是IGBT芯片抵御宇宙射线的能力，也是IGBT模块设计时一个重要考虑点。如之前所述[7]，通过采用轻穿通（LPT）威廉希尔官方网站，并减小ICES，确保X系列高压IGBT模块的LTDS满足电气系统要求。

2019-7-30 16:37:48 评论举报刘馨