无焊压装式IGBT的设计思想

fig.13. diode transient thermal resistance


fig.14. diode rq vs clamping force

从等效电路模型中提取出参数，作为边界条件，应用于swansea大学研制的二维器件仿真器。在负载变化条件下，对模块igbt和密封igbt作进一步研究。包括不同器件结构对igbt和二极管的影响，建立在标准的dmos型器件上。图15给出了用于igbt分析的等效电路，所用数据见表1。

fig. 15. equivalent electrical circuit

table 1. circuit parameters


密封igbt具有优越的短路特性。1800v的器件要求在900v线电压下，能承受短路电流的时间为10ms。1000v线电压下，施加50ms的脉冲是用来验证高压条件下器件是否失效。表2在不同的散热条件下, 器件失效时间的标幺值。

fig.16. contour plots fig.17.isometric plot


fig.18. current &temperature of capsule igbt

图16-17给出了单面散热的密封igbt失效时的热分布。失效点在器件的jfet部分。最高温度为576℃，是硅掺杂半导体的内在温度。在这个温度，器件出现热失控，导致失效(见图18)。
图16给出了igbt热失控时的热分布等高线。在300k和500k之间是线性的。图中集电极引出端的温度设为散热器的温度(300k), 对应的图17中, 很清楚表示出峰值温度在器件的jfet部分的中心。这和先前公布的结果相当吻合[11]。

为了进一步分析器件的热性能，研究了器件一系列结构变化的影响。为简洁起见，只考虑其中的jfet宽度变化的影响。在上述仿真条件下，是用其他各方面都相同的dmos器件，jfet宽度变化，器件的失效时间也就变化了。结果表明，jfet宽度增加, 不利于器件的短路性能(见图19)。

fig.19. influence of jfet width on short circuit withstand

igbt和二极管两者的不同结构给器件性能提供了不同的方案。例如，二极管的轴向寿命对静态和动态的性能都有影响。减小igbt的mos沟道长度可增加正向导通电流，在随后的研究中，我们发现这是以牺牲器件短路承受能力为代价的。结果，对一系列工作参数，器件设计的各方面都要进行分析，最好是在实际条件下，电、热性能兼顾，从而实现性能最优。

4 结束语
介绍了高可靠性的无焊压装igbt。
在igbt和二极管研制过程中，建立大量的模型来优化电、热性能。对大量不同器件的测试，正不断验证了模型的正确性。

当器件电性能优化到接近相同等级的模块器件时，从电热特性的模型可看出:在某些应用场合，无焊压装器件优于模块器件。另外，适当调整igbt和二极管芯片的电特性，可得到器件最优的性能。

要求工业标准压装外形，这为igbt技术使用现有的设备提供了条件。设计时，只需对电、机械作很少的改动，特别适用于需多个器件串联的应用场合。

参考文献
(略)

上一页  [1] [2] 

本文关键字：暂无联系方式设计参考，变频技术 - 设计参考