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一种具备长期失效短路能力的弹性压接型IGBT器件
1
作者 童颜 刘克明 +3 位作者 莫申扬 骆健 周国华 邓二平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第12期1090-1096,共7页
压接型IGBT器件的失效短路模式(SCFM)可使其在失效之后仍能保持短路特性,在大规模器件串联应用中具有非常独特的优势,能够显著提高基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)(柔性直流)输电领域电力电子设备的可靠性。弹性压接器件由于封装... 压接型IGBT器件的失效短路模式(SCFM)可使其在失效之后仍能保持短路特性,在大规模器件串联应用中具有非常独特的优势,能够显著提高基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)(柔性直流)输电领域电力电子设备的可靠性。弹性压接器件由于封装结构限制,很难实现长期稳定运行。提出了一种新型弹性压接封装结构,采用失效短路电流再分配的方案,通过理论分析、仿真对比、试验测试等手段对该方案进行失效短路能力评估,相较传统结构导电片在1900 A、1 min熔断,优化后的导电片在2250 A、2 h下能够稳定保持最高温度≤200℃,为压接器件的开发提供了新的研究方向。 展开更多
关键词 压接型IGBT器件 弹性压接 失效短路模式(SCFM) 电流再分配 长期稳定运行
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基于平面埋阻工艺的Wilkinson功分网络设计 被引量：4
2
作者 李鹏程 《无线电工程》 2019年第6期518-522,共5页
针对低剖面易集成的功分网络需求,介绍了一种基于平面埋阻工艺的K频段(19.5～21.5 GHz)的Wilkinson功分器的设计与测试方法。设计中采用埋入式Ni-P电阻材料,通过电阻层与带状线中间层集成,减小功分网络厚度。通过优化仿真,加工了一款1... 针对低剖面易集成的功分网络需求,介绍了一种基于平面埋阻工艺的K频段(19.5～21.5 GHz)的Wilkinson功分器的设计与测试方法。设计中采用埋入式Ni-P电阻材料,通过电阻层与带状线中间层集成,减小功分网络厚度。通过优化仿真,加工了一款1分16平面埋阻Wilkinson功分网络。测试夹具与功分网络的互联采用毛纽扣弹性压接方式,实现射频信号垂直互联。经测试验证,此网络的幅相均方根误差分别控制在0.4 dB和5°以内,实际插入损耗可控制在14 dB以内。 展开更多
关键词 平面埋阻工艺 Wilkinson功分网络 Ni-P电阻材料 毛纽扣 弹性压接
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基于有限元的弹性压接型IGBT器件功率循环寿命预测
3
作者 任学龙 《今日制造与升级》 2024年第3期140-142,共3页
现有的预测方法主要使用极端梯度提升树模型进行多层次预测训练,易受预测目标函数影响,导致预测性能不佳,因此,文章提出基于有限元的弹性压接型IGBT器件功率循环寿命预测方法。该方法构建了IGBT器件功率循环寿命预测有限元模型,计算了... 现有的预测方法主要使用极端梯度提升树模型进行多层次预测训练,易受预测目标函数影响,导致预测性能不佳,因此,文章提出基于有限元的弹性压接型IGBT器件功率循环寿命预测方法。该方法构建了IGBT器件功率循环寿命预测有限元模型,计算了弹性压接型IGBT器件功率循环寿命预测参数,从而实现了功率循环寿命预测。实验结果表明,设计的弹性压接型IGBT器件功率循环寿命预测方法的预测均方根误差RMSE、平均绝对百分误差MAPE、平均绝对误差MAE均较低,预测训练时间较短,证明设计的IGBT器件功率循环寿命预测方法的预测效果较好,具有可靠性,有一定的应用价值。 展开更多
关键词 弹性压接型 IGBT器件 功率循环 寿命预测
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弹性压接型IGBT器件封装结构对芯片内部电场的影响研究 被引量：3
4
作者 刘招成 崔翔 +6 位作者 李学宝 刘相辰 李超 赵志斌 金锐 唐新灵 和峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期274-283,共10页
高压大功率电力电子器件内部电场的准确计算,是保证器件绝缘设计满足要求的基本条件。首先,在静态场下建立考虑封装绝缘结构和芯片半导体载流子输运过程的耦合电场计算模型,并利用高压芯片反向特性测量平台,测量获得3300V高压芯片的耐... 高压大功率电力电子器件内部电场的准确计算,是保证器件绝缘设计满足要求的基本条件。首先,在静态场下建立考虑封装绝缘结构和芯片半导体载流子输运过程的耦合电场计算模型,并利用高压芯片反向特性测量平台,测量获得3300V高压芯片的耐受电压,与文中所建立模型的计算结果相对比,结果表明,计及芯片和封装耦合后,芯片耐受电压的计算结果与测量结果之间的误差由不考虑封装时的4.96%降低为0.8%。此外,以文中所使用的3300V高压芯片终端结构为例,应用耦合电场计算模型,计算在不同电压下的弹性压接封装结构下电场的分布分布特性,计算结果表明在2000V下,计及封装和芯片耦合后,芯片内部最大电场为不考虑封装结构时的1.24倍,且最大电场由终端区中部转移到末端。随着施加电压的增加,封装绝缘结构对于芯片电场的影响逐渐增大,芯片终端区表面电场显著增加甚至超过芯片内的最大电场。最后,利用部分电容模型,给出外部封装对于芯片电场影响的机理解释,并分析半导体–绝缘体界面电荷密度以及外部封装绝缘材料的介电常数对于芯片电场的影响规律,该文的结果可为高压大功率器件绝缘设计提供参考。 展开更多
关键词 IGBT器件绝缘 弹性压接型IGBT 封装结构 边界条件 芯片终端
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高压大功率弹性压接型IGBT器件封装绝缘结构中的电场瞬态特性 被引量：3
5
作者 刘思佳 文腾 +2 位作者 李学宝 王亮 崔翔 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第23期6253-6265,共13页
压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是支撑柔性直流装备研制的核心器件,弹性压接型IGBT能更好地实现器件中各并联芯片的压力均衡,在电网应用场景中前景广阔。然而,器件内部的绝缘问题是高压器件研制过程中面临的主要挑战之一,因此,有必要... 压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是支撑柔性直流装备研制的核心器件,弹性压接型IGBT能更好地实现器件中各并联芯片的压力均衡,在电网应用场景中前景广阔。然而,器件内部的绝缘问题是高压器件研制过程中面临的主要挑战之一,因此,有必要在实际工况下分析器件绝缘结构中的瞬态电场分布,以指导绝缘设计。该文针对弹性压接型IGBT器件内部的复合绝缘结构,采用时域边界电场约束方程法,分别计算了单次关断工况和重复性导通关断工况下弹性压接型IGBT器件子模组封装绝缘结构中的瞬态电场分布。结果表明两种工况下,封装绝缘结构中最大电场强度均出现在芯片/聚酰亚胺(PI)钝化层界面上,且由于介质分界面两侧的绝缘材料介电常数和电导率参数不匹配,分界面上将会积累电荷。界面电荷密度随着时间逐渐增大,并影响电场分布,使得子模组中最大电场强度的模值和位置随时间发生变化。同时,单次关断工况下,最大电场强度的模值会更大。此外,该文提出通过改变器件中使用的绝缘材料,提高界面处的材料参数匹配程度,可以实现对子模组内电场分布的改善。该文所提方法能显著降低器件内部最大电场强度的模值,可为弹性压接型IGBT器件的封装绝缘结构设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 弹性压接型IGBT 时域有限元法 电准静态场 单次关断工况 重复性导通关断工况 电场调控方法
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