壓接型IGBT模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路電流分布特性及其均流方法.pdf

1、壓接型IGBT模塊是一種新型的大功率電力電子器件。與傳統(tǒng)的焊接型IGBT模塊相比，壓接型IGBT模塊具有可靠性高、易于串聯(lián)、散熱性能好以及特殊的“短路失效”模式等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性直流輸電、海上風(fēng)電并網(wǎng)以及機(jī)車牽引系統(tǒng)等可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。目前，針對(duì)傳統(tǒng)的焊接型IGBT模塊，已有很多學(xué)者進(jìn)行了大量研究;然而，針對(duì)壓接型IGBT模塊，很少有學(xué)者研究考慮其內(nèi)部封裝寄生參數(shù)的等效電路模型，少有相關(guān)文獻(xiàn)見(jiàn)刊，也缺乏對(duì)壓接型IGBT模塊內(nèi)

2、部各并聯(lián)芯片支路的電流分布特性的相關(guān)研究。從壓接型IGBT模塊的研發(fā)和設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，壓接型IGBT模塊內(nèi)部各并聯(lián)芯片支路的均流特性直接關(guān)系到整個(gè)模塊能否正常工作。本文在研究壓接型IGBT模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路的等效電路模型、寄生參數(shù)的來(lái)源和提取方法的基礎(chǔ)上，分析了各主要寄生參數(shù)對(duì)壓接型IGBT模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路的電流分布特性的影響及其均流方法。
　　首先，介紹了IGBT的基本原理和半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)。從IGBT模塊的封裝技術(shù)出發(fā)，分

3、別介紹了高壓大功率IGBT模塊中最常見(jiàn)的兩種封裝形式，即焊接型IGBT模塊和壓接型IGBT模塊，包括了兩種封裝形式的結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)缺點(diǎn)及其對(duì)比等。
　　其次，針對(duì)Westcode公司的壓接型IGBT模塊，從分析其結(jié)構(gòu)入手，考慮了寄生參數(shù)的影響，結(jié)合Saber軟件中IGBT芯片和FRD芯片的行為模型，建立了該模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路的等效電路模型，并利用參數(shù)提取軟件提取了相應(yīng)的寄生參數(shù)。
　　再次，根據(jù)軟件的寄生參數(shù)提取結(jié)果，在S

4、aber軟件中搭建仿真電路，仿真分析了各寄生參數(shù)對(duì)模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路電流分布的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　最后，在對(duì)模塊內(nèi)部電流分布情況進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)壓接型IGBT模塊內(nèi)部并聯(lián)芯片支路的“發(fā)射極凸臺(tái)”的位置布局進(jìn)行了優(yōu)化，采用了對(duì)稱布局結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了各并聯(lián)芯片支路寄生參數(shù)的一致性，從而保證了各并聯(lián)支路電流的一致性，實(shí)現(xiàn)了均流。結(jié)合參數(shù)提取與仿真計(jì)算，驗(yàn)證了優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)滿意的均流效果。研究成果為設(shè)計(jì)和研發(fā)