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外部汇流母排对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流特性的影响 被引量：13
1
作者 顾妙松 崔翔 +4 位作者 彭程 唐新灵 杨艺烜 李学宝 赵志斌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期234-245,共12页
压接型IGBT器件内部芯片之间的动态均流特性直接影响着IGBT器件的坚固性与可靠性。考虑到并联均流实验的困难,现有的压接型IGBT芯片级并联均流研究通常都是通过提取器件内部封装结构的寄生参数,并结合IGBT芯片的等效电路模型,在电路仿... 压接型IGBT器件内部芯片之间的动态均流特性直接影响着IGBT器件的坚固性与可靠性。考虑到并联均流实验的困难,现有的压接型IGBT芯片级并联均流研究通常都是通过提取器件内部封装结构的寄生参数,并结合IGBT芯片的等效电路模型,在电路仿真环境中开展的,不考虑器件外部电磁条件对器件内部电流分布的影响。然而,该文通过9枚压接型IGBT芯片的并联均流实验发现,各个通流支路之间存在显著的动态电流不均衡,而且电流的分布特性不仅与内部并联芯片的相对位置有关,还与连接器件的外部汇流母排存在明显的关联。为了揭示器件内部电流分布特性与外部汇流母排之间的耦合关系,该文对被测器件与外部汇流母排进行三维有限元建模,从频域和时域2个方面,计算IGBT器件内部的电磁场分布特性。频域计算表明,由于外部汇流母排与内部并联芯片存在磁场耦合(即电感耦合),当频率超过一定数值后,外部汇流母排会对各个通流支路的电流产生显著影响。时域计算进一步再现了并联均流实验中外部汇流母排对各个通流支路上动态电流分布的影响规律。结果表明,在压接型IGBT器件的设计和应用中,不仅需要关注器件内部芯片间的相对位置对动态均流特性的影响,同时也要关注外部汇流母排引入的电磁不对称性。最后提出一种对称化的母排设计方案,并通过三维有限元计算,证实对称化母排设计可明显改善器件内部的动态均流特性。 展开更多
关键词 压接型IGBT 并联均流 汇流母排 涡流场计算
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电极结构与空间布置对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流的影响(一):计算研究 被引量：6
2
作者 顾妙松 崔翔 +4 位作者 彭程 唐新灵 杨艺烜 李学宝 赵志斌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期2318-2329,共12页
该文从理论分析与建模计算2个方面研究电极结构与空间布置对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流的影响。首先,从理论上分析电极结构对IGBT芯片和FRD芯片的并联均流特性的影响机理,并比较主动和被动均流模式下影响机理的差异。进而详细对... 该文从理论分析与建模计算2个方面研究电极结构与空间布置对压接型IGBT器件内部多芯片并联均流的影响。首先,从理论上分析电极结构对IGBT芯片和FRD芯片的并联均流特性的影响机理,并比较主动和被动均流模式下影响机理的差异。进而详细对比分析了时域等效电路方法与频域有限元方法的特点与优势。最后,在被动注入模式下计算4种典型结构下器件内部的动态均流特性。计算结果表明:发射极电极圆周化布置,在对称的外部电磁条件下可以明显优化器件内部的并联均流特性。但是当器件连接外部不对称汇流母排后,该布置方案收效甚微,甚至有加剧不均流的风险;发射极电极刻槽,在对称或者不对称的外部电磁条件下,都能对器件内部的动态均流特性加以改善。 展开更多
关键词 压接型IGBT 并联均流 汇流母排 涡流场计算
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MMC子模块IGBT短路实验平台设计与实现 被引量：1
3
作者 吴奕霖 杨艺烜 +3 位作者 张升 高冲 贺之渊 汤广福 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期6384-6394,共11页
在模块化多电平换流阀(modular multilevel convertor,MMC)实际运行中,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)或其驱动器故障会导致子模块直通短路,造成器件损坏,该短路工况对于IGBT的短路保护以及可靠性研究具... 在模块化多电平换流阀(modular multilevel convertor,MMC)实际运行中,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)或其驱动器故障会导致子模块直通短路,造成器件损坏,该短路工况对于IGBT的短路保护以及可靠性研究具有重要意义。该文分析MMC子模块直通短路的类型并提出该短路工况实验平台的设计要求。针对短路振荡和电磁干扰问题进行优化设计,对短路回路寄生电感进行调整,研制MMC子模块短路实验平台并进行实验验证。实验结果表明,所研制的实验平台可以满足MMC子模块用IGBT的短路实验的需求。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 子模块直通短路 短路振荡 电磁干扰
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IGBT芯片参数对瞬态均流特性的影响 被引量：4
4
作者 闫音蓓 赵志斌 +1 位作者 杨艺烜 彭程 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第2期144-151,共8页
IGBT模块一般采用多芯片并联的方式进行封装,但由于模块参数、驱动控制等差异,模块内部存在电流分布不均衡的问题。相比于稳态电流分布,瞬态电流分布的影响因素众多,是研究的热点。针对IGBT的芯片参数开展了模块内部各支路瞬态电流分布... IGBT模块一般采用多芯片并联的方式进行封装,但由于模块参数、驱动控制等差异,模块内部存在电流分布不均衡的问题。相比于稳态电流分布,瞬态电流分布的影响因素众多,是研究的热点。针对IGBT的芯片参数开展了模块内部各支路瞬态电流分布特性的研究。通过建立IGBT芯片模型及芯片并联的瞬态电路分析模型,计算单一芯片参数与多种芯片参数作用下IGBT模块的瞬态电流分布,提出新的适用于芯片支路瞬态均流分析的评价指标,得到了IGBT芯片参数对并联瞬态均流影响的规律。研究结果表明阈值电压、跨导和栅极电阻是对瞬态均流影响最大的3个芯片参数,且需要关注阈值电压与跨导的共同影响。研究结果对IGBT的芯片筛选及并联后的瞬态均流计算具有指导意义。 展开更多
关键词 IGBT 瞬态均流 芯片参数 均流指标 电路模型
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基于FRD芯片准TCP电流的IGBT模块老化在线监测方法 被引量：1
5
作者 应晓亮 陈杰 +5 位作者 邓二平 贺之渊 杨艺烜 李强 赵志斌 黄永章 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第12期967-975,982,共10页
在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基... 在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基于此提出了在线监测IGBT模块中FRD键合线老化状态的方法。该方法无需结温测量,只需在FRD正向特性曲线的准TCP电流下监测正向压降,即可对FRD和整个IGBT模块的健康状态进行评估。实验测量得到了IGBT和FRD芯片的输出/正向特性曲线在不同键合线数量下的差异,验证了该方法的有效性,并与IGBT芯片的测量结果进行了对比,发现该方法在应用于FRD时灵敏度更高。 展开更多
关键词 在线监测 IGBT模块 快恢复二极管(FRD) 温度补偿点(TCP) 键合线
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IGBT芯片静态输出曲线连续测量方法 被引量：1
6
作者 彭程 李学宝 +6 位作者 杨艺烜 姚兆民 王克胜 赵志斌 代安琪 唐新灵 崔翔 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第1期70-76,共7页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片的静态输出曲线是考核其能量损耗及指导多芯片并联设计的重要指标之一。现有测量IGBT静态输出曲线的方法多采用商用化的功率器件分析仪,然而商业化功率器件分析仪存在价格昂贵、夹具单一的问题。亟需开发... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片的静态输出曲线是考核其能量损耗及指导多芯片并联设计的重要指标之一。现有测量IGBT静态输出曲线的方法多采用商用化的功率器件分析仪,然而商业化功率器件分析仪存在价格昂贵、夹具单一的问题。亟需开发一种简单、快速、有效的静态输出曲线测量方法。面向高压IGBT芯片,提出一种新的静态输出曲线连续测量方法及测试电路,有效减小了IGBT芯片的电导调制效应和温升效应对静态输出曲线的影响。通过实时测量动态过程中的电压及电流,可以快速得到IGBT芯片静态输出曲线。通过对比本文连续法与功率器件分析仪的测量结果,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 静态输出曲线 连续法 电导调制效应 温升效应
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