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淺談電力半導體晶閘管模塊的發(fā)展過程及新趨勢

來源:昆二晶發(fā)布日期:2018-06-01關注:-
        一種新型器件的誕生往往使整個裝置系統(tǒng)面貌發(fā)生巨大改觀,促進電力電子技術向前發(fā)展。自1957年第一個晶閘管模塊問世以來,經(jīng)過40多年的開發(fā)和研究,已推出可關斷晶閘管(GTO),絕緣柵雙極晶閘管(IGBT)等40多種電力半導體器件,目前正沿著高頻化、大功率化、智能化和模塊化的方向發(fā)展,本文將簡要介紹模塊化發(fā)展趨勢。
        所謂模塊,最初定義是把兩個或兩個以上的電力半導體芯片按一定電路聯(lián)成,用RTV、彈性硅凝膠、環(huán)氧樹脂等保護材料,密封在一個絕緣的外殼內(nèi),并與導熱底板絕緣而成。自上世紀70年代SemikronNurmbeg把模塊原理(當時僅限于晶閘管和整流二極管)引入電力電子技術領域以來,因此模塊化就受到世界各國電力半導體公司的重視,開發(fā)和生產(chǎn)出各種內(nèi)部電聯(lián)接形式的電力半導體模塊,如晶閘管、整流二極管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、光控晶閘管、可關斷晶閘管、電力晶體管(GTR)、MOS可控晶閘管(MCT)、電力MOSFET以及絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等模塊,使模塊技術得到蓬勃發(fā)展,在器件中所占比例越來越大。

晶閘管模塊


        據(jù)美國在上世紀90年代初統(tǒng)計,在過去十幾年內(nèi),300A以下的分立晶閘管、整流二極管以及20A以上達林頓晶體管市場占有量已由90%降到20%,而上述器件的模塊卻由10%上升到80%,可見模塊發(fā)展之快。
        隨著MOS結構為基礎的現(xiàn)代半導體器件研發(fā)的成功,亦即用電壓控制、驅動功率小、控制簡單的IGBT、電力MOSFET、MOS控制晶閘管(MCT)和MOC控制整流管(MCD)的出現(xiàn),開發(fā)出把器件芯片與控制電路、驅動電路、過壓、過流、過熱和欠壓保護電路以及自診斷電路組合,并密封在同一絕緣外殼內(nèi)的智能化電力半導體模塊,即IPM。
        為了更進一步提高系統(tǒng)的可靠性,適應電力電子技術向高頻化、小型化、模塊化發(fā)展方向,有些制造商在IPM的基礎上,增加一些逆變器的功能,將逆變器電路(IC)的所有器件都以芯片形式封裝在一個模塊內(nèi),成為用戶專用電力模塊(ASPM),使之不再有傳統(tǒng)引線相連,而內(nèi)部連線采用超聲焊、熱壓焊或壓接方式相連,使寄生電感降到最小,有利于裝置高頻化。更多有關可控硅知識歡迎訪問昆二晶官網(wǎng)。
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