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SiC器件技术特点及其在轨道交通中的应用 被引量:17
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作者 刘可安 李诚瞻 +1 位作者 李彦涌 李华 《大功率变流技术》 2016年第5期13-17,50,共6页
SiC器件具有高温、高频和低损耗的性能优势,将其应用于逆变器装置中,可有效提高系统效率,降低能耗,减小系统的体积和重量。本文基于SiC芯片和模块的技术特点分析,介绍了SiC器件在国内外轨道交通领域的应用情况,证实了SiC器件的采用有利... SiC器件具有高温、高频和低损耗的性能优势,将其应用于逆变器装置中,可有效提高系统效率,降低能耗,减小系统的体积和重量。本文基于SiC芯片和模块的技术特点分析,介绍了SiC器件在国内外轨道交通领域的应用情况,证实了SiC器件的采用有利于牵引变流装置的小型化和轻量化,能满足轨道交通绿色智能发展的要求。 展开更多
关键词 sic器件 功率模块 轨道交通 牵引变流器
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4500V碳化硅SBD和JFET功率模块的制备与测试 被引量:8
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作者 何骏伟 陈思哲 +4 位作者 任娜 柏松 陶永洪 刘奥 盛况 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期63-69,共7页
基于自主研制的碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)和碳化硅结型场效应晶体管(JFET)芯片,成功制备了4 500 V/150 A的碳化硅SBD功率模块和4 500 V/50 A的碳化硅JFET功率模块,并设计了JFET功率模块的驱动电路进行相应的静态和动态开关测试。测... 基于自主研制的碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)和碳化硅结型场效应晶体管(JFET)芯片,成功制备了4 500 V/150 A的碳化硅SBD功率模块和4 500 V/50 A的碳化硅JFET功率模块,并设计了JFET功率模块的驱动电路进行相应的静态和动态开关测试。测试结果表明,制备模块具备了相应的电流导通和电压阻断能力,同时开关特性良好,模块的容量是目前国内已报道的最高水平。 展开更多
关键词 碳化硅 肖特基势垒二极管 结型场效应晶体管 功率模块
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局部干法水下快频脉冲MIG焊电源研制 被引量:1
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作者 王振民 贾建军 +3 位作者 胡健良 廖海鹏 吴健文 张芩 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期13-19,I0003,I0004,共9页
针对复杂水下环境焊接过程对焊接电源超高动特性与精确控制需求,设计基于SiC模块的快频脉冲焊接电源功率主电路,开发全数字化控制系统,研制出局部干法水下快频脉冲MIG焊电源(local dry underwater fastfrequency pulsed MIG,LDU-FFPMIG)... 针对复杂水下环境焊接过程对焊接电源超高动特性与精确控制需求,设计基于SiC模块的快频脉冲焊接电源功率主电路,开发全数字化控制系统,研制出局部干法水下快频脉冲MIG焊电源(local dry underwater fastfrequency pulsed MIG,LDU-FFPMIG).研制的LDU-FFPMIG焊接电源额定输出电流为400 A,能精确输出多种0~30 kHz的快频脉冲电流波形,快频脉冲电流幅值高达200 A.提出LDU-FFPMIG焊接新工艺,将快频脉冲应用到304不锈钢局部干法水下MIG焊接,探究快频脉冲对传统局部干法水下脉冲MIG焊的影响.结果表明,研制的LDU-FFPMIG焊接电源能够实现稳定的局部干法水下MIG焊,可获得良好的焊缝成形;快频脉冲电流的引入可显著提高电弧能量密度和焊接稳定性,减小熔宽(B)、增大熔深(H),焊缝成形系数(B/H)减小约30%,并且可以细化晶粒. 展开更多
关键词 焊接电源 sic模块 全数字化快频脉冲波形 局部干法水下MIG焊
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功率半导体发展与测试技术研究
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作者 钟锋浩 《电子工业专用设备》 2024年第5期7-11,共5页
以GaN、SiC新材料功率半导体为代表的高性能功率器件和功率模块的出现,在太阳能光伏、风能、新能源汽车、高性能电源、储能、家电等领域广泛应用,其电压电流能力的提升,开关速度和功率密度的提升,对功率半导体的性能和可靠性提出了新的... 以GaN、SiC新材料功率半导体为代表的高性能功率器件和功率模块的出现,在太阳能光伏、风能、新能源汽车、高性能电源、储能、家电等领域广泛应用,其电压电流能力的提升,开关速度和功率密度的提升,对功率半导体的性能和可靠性提出了新的要求,对制造过程各阶段的测试要求也提出了新的挑战。通过分析新材料技术特点和生产工艺要求的研究,研究相关参数测试方法和测试流程,提出了降低功率模块制造成本、提高模块可靠性的基本要求和方法。 展开更多
关键词 功率半导体模块 氮化镓(GaN) 碳化硅(sic) 测试技术 模块可靠性
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SiC MOSFET模块化直流固态断路器的集成化封装 被引量:2
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作者 田世鹏 任宇 +1 位作者 谭羽辰 田明玉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第5期427-434,共8页
直流断路器是关断直流输配电网中短路电流的关键设备。与机械断路器相比,使用半导体器件关断短路电流的固态断路器(SSCB)和混合断路器在响应时间方面表现出很大的优势。多个半导体器件串联有助于直流SSCB承受直流母线的高压,但会导致高... 直流断路器是关断直流输配电网中短路电流的关键设备。与机械断路器相比,使用半导体器件关断短路电流的固态断路器(SSCB)和混合断路器在响应时间方面表现出很大的优势。多个半导体器件串联有助于直流SSCB承受直流母线的高压,但会导致高成本和大体积。提出了一种基于SiC MOSFET模块化主从驱动的直流SSCB,所有串联器件仅需一个驱动器,简化了栅极驱动电路。对模块进行单面散热封装,可以减小寄生电感并优化散热,使器件的性能得到更好的发挥。实验结果表明,该直流SSCB可以承受700X V的直流母线电压(X为模块数),可在20μs内关断70 A短路电流。模块化设计具有更高的灵活性和更低的成本。 展开更多
关键词 sic MOSFET 主从驱动 模块封装 器件串联 直流固态断路器(SSCB)
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Si IGBT/SiC MOSFET混合器件及其应用研究 被引量:5
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作者 李宗鉴 王俊 +3 位作者 江希 何志志 彭子舜 余佳俊 《电源学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期58-70,共13页
综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性... 综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力和低成本优势,已有文献的最新研究和实验结果验证了该类器件的优异特性,表明其对高性能电力电子器件实现更高电流容量、更高开关频率和较低成本具有重要意义,是高性能变换器应用中非常有潜力的功率器件类型。 展开更多
关键词 sic MOSFET Si IGBT 混合器件 损耗模型 功率模块
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SiC混合功率模块封装工艺 被引量:5
7
作者 徐文辉 陈云 王立 《电子与封装》 2016年第3期1-3,8,共4页
SiC(碳化硅)材料作为第三代半导体材料,具有高结温、高临界击穿电压、高热导率等特点,因此,Si C材料有利于实现功率模块的小型化并提高功率模块的高温性能。基于此,同时为了实现模块的自主可控化,将Si模块中的Si二极管用自主Si C二极管... SiC(碳化硅)材料作为第三代半导体材料,具有高结温、高临界击穿电压、高热导率等特点,因此,Si C材料有利于实现功率模块的小型化并提高功率模块的高温性能。基于此,同时为了实现模块的自主可控化,将Si模块中的Si二极管用自主Si C二极管进行替代,制作Si C混合功率模块。主要介绍混合功率模块封装工艺的关键工序:回流、铝线键合、点胶、灌胶。 展开更多
关键词 sic 功率模块 回流 键合 点胶 灌胶
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电动汽车用碳化硅控制器开发与测试 被引量:4
8
作者 陈登峰 梅友忠 温小伟 《电机与控制应用》 2020年第7期62-67,92,共7页
针对纯电动汽车对电机控制器的高功率密度需求设计了一款碳化硅控制器。阐述了该碳化硅控制器的总体电气原理设计方案,并对其结构、硬件、软件设计方案进行了详细的分析,提出了基于碳化硅MOSFET模块的碳化硅控制器设计方案,并针对该碳... 针对纯电动汽车对电机控制器的高功率密度需求设计了一款碳化硅控制器。阐述了该碳化硅控制器的总体电气原理设计方案,并对其结构、硬件、软件设计方案进行了详细的分析,提出了基于碳化硅MOSFET模块的碳化硅控制器设计方案,并针对该碳化硅控制器的散热效果进行了仿真研究。最后,对碳化硅控制器样机进行了台架测试验证,测试结果表明,所设计的碳化硅控制器具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 新能源汽车 碳化硅控制器 碳化硅模块 三明治结构
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新能源汽车用全SiC电机驱动控制器研究进展 被引量:4
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作者 范涛 温旭辉 +1 位作者 宁圃奇 白云 《中国基础科学》 2019年第S01期29-35,68,共8页
我国新能源汽车发展己经进入到大规倉商用阶段。在本阶段中,可以将请费者对新能源汽车的需求总结为:“买得起、跑得远和全地域”。这种对整车的需求直接转化为对作为“三大电”之一的电机驱动控制器的要求,即壽坊率密度、高效率和高工... 我国新能源汽车发展己经进入到大规倉商用阶段。在本阶段中,可以将请费者对新能源汽车的需求总结为:“买得起、跑得远和全地域”。这种对整车的需求直接转化为对作为“三大电”之一的电机驱动控制器的要求,即壽坊率密度、高效率和高工作温度。综合应用碳化硅(SiC)材料的性能优势来卖现上述目标是世界范ffl内的共识,世界各国的相关企业和研发单住都应该领域投入了丸量的人力和资金。2016年,中国科学院电工研老所带领由全国苑围内13家单住组成的研发团队,承担了国家重点研发计划项目“高温车用SiC器件及糸统的基础理论与评测方法研老(2016YFB0100600)”,从SiC芯片到SiC模決再到SiC驱动控制器和评价标准,开展了面向SiC技术及其应用的全方面研老工作。经过近两年的研发和攻关,取得了阶段性的成果’成功研发了1200 V/150 A规格和1200 V/50 A规格的SiC SBD和MOSFET忠片,1200 V/300 A规格的SiC三相半林模块和600 V/80 kW规格全SiC驱动控制黑“其中全SiC控制黑通过了85七入水0水温下的峰值功率考核,吟值矽率达到85 kW,开关频率20 kHz,最高效率9&6%,珀率密度达到37.1 kW/Lo为我国在新能源九车电机驱动领域积累了有克争力的核心技术和宝贵的研发经验。 展开更多
关键词 新能源汽车 电机驱动控制器 碳化硅芯片 碳化硅模块 高功率密度
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1700 V/1600 A SiC混合IGBT应用研究 被引量:3
10
作者 杨涛 唐威 《机车电传动》 北大核心 2018年第3期45-47,107,共4页
SiC功率器件具有高频、高效率、耐高温、抗辐射等优势,介绍了目前SiC功率器件应用情况,阐述了SiC-JBS以及SiC混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V混合IGBT的驱动技术,完成了SiC混合IGBT模块功率试验研究。
关键词 碳化硅器件 结势垒肖特基二极管 sic混合IGBT 驱动技术 功率试验
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封装工艺对SiC功率模块热电性能的影响 被引量:3
11
作者 袁凤坡 白欣娇 +3 位作者 李帅 崔素杭 李晓波 王静辉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第9期712-716,734,共6页
SiC功率模块随着输出功率增加,结温会随之明显上升,热阻增大,电学性能退化。因此,研究SiC模块热电性能,降低模块热阻和寄生电感对发挥SiC模块优良的电学特性非常关键。针对1 200 V/200 A SiC模块,利用仿真软件建立了有限元分析模型,研... SiC功率模块随着输出功率增加,结温会随之明显上升,热阻增大,电学性能退化。因此,研究SiC模块热电性能,降低模块热阻和寄生电感对发挥SiC模块优良的电学特性非常关键。针对1 200 V/200 A SiC模块,利用仿真软件建立了有限元分析模型,研究了模块封装工艺与模块热电特性的关系,包括焊层厚度、空洞率及键合参数对模块热特性和寄生参数的影响。结合仿真结果和实测数据得出焊层厚度0.18 mm、键合线直径15 mil(1 mil=25.4μm)、线间距0.3 mm时模块热阻和电特性较理想。其热阻为0.266℃/W,寄生电感为18.159 nH,模块阈值电压小于1.9 V,导通电阻约为6.5 mΩ。 展开更多
关键词 sic 功率模块 热电特性 有限元分析 空洞率
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全烧结型SiC功率模块封装设计与研制(英文) 被引量:3
12
作者 戴小平 吴义伯 +1 位作者 赵义敏 王彦刚 《大功率变流技术》 2016年第5期36-40,74,共6页
针对功率模块高可靠性、宽工作温度范围(-60oC^200oC)的应用特点,研制了一种基于全烧结技术的无键合线、无底板、紧凑型平面SiC功率模块,讨论了SiC模块封装设计及低电感柔性PCB互连技术;为了提高功率模块的可靠性及耐高温性能,采用低温... 针对功率模块高可靠性、宽工作温度范围(-60oC^200oC)的应用特点,研制了一种基于全烧结技术的无键合线、无底板、紧凑型平面SiC功率模块,讨论了SiC模块封装设计及低电感柔性PCB互连技术;为了提高功率模块的可靠性及耐高温性能,采用低温银烧结技术替代传统钎焊焊接工艺,所研制功率模块搭载了SiC JFET和SiC SBD芯片组。测试结果表明,所研制的SiC功率模块具有良好的开关性能。 展开更多
关键词 碳化硅 功率模块 封装设计 低温银烧结 低电感
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基于SiC三代半导体技术的T/R组件功率放大电路设计 被引量:3
13
作者 李吉浩 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第S1期564-567,共4页
本文介绍了SiC宽禁带功率器件的特性及其在相控阵雷达中的应用情况,与Si功率器件相比,该器件在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境适应性、抗辐射能力等方面有卓越的性能。并以SiC RF Power MESFET CRF24010在T/R组件功率放... 本文介绍了SiC宽禁带功率器件的特性及其在相控阵雷达中的应用情况,与Si功率器件相比,该器件在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境适应性、抗辐射能力等方面有卓越的性能。并以SiC RF Power MESFET CRF24010在T/R组件功率放大电路上的应用为实例,详细介绍了SiC宽禁带功率放大电路的设计过程,包括直流偏置设计、稳定性设计、谐波阻抗优化设计、输出功率与效率的仿真,并对实际电路进行测试。本文可以为有源相控阵天线的设计提供工程应用上的参考。 展开更多
关键词 宽禁带 碳化硅 T/R组件 功率放大器
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电力电子中的碳化硅(SiC) 被引量:2
14
作者 Volker Demuth 《电源世界》 2014年第10期35-39,共5页
SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料,SiC功率器件具有非常低的开关损耗,热传导率很低。本文介绍了SiC混合模块(传统IGBT和SiC肖特基二极管)和全SiC模块的性能,并与传统硅续流二极管(CAL HD)和快速硅二极管进行比较。
关键词 sic混合模块 开关损耗
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全银烧结双面散热SiC模块的工艺设计 被引量:2
15
作者 柯攀 黄蕾 +4 位作者 杜隆纯 刘洋 曾亮 刘亮 刘朝瑜 《机车电传动》 北大核心 2021年第5期93-98,共6页
针对SiC芯片高工作结温、高功率密度和低杂散电感的封装技术要求,设计了一款双面散热SiC模块,仿真其杂散电感和均流性能,模块具有较低电感和较好的均流性。开发了全银烧结工艺和工艺流程,并试制了科研样品。通过动静态测试,在漏源极电流... 针对SiC芯片高工作结温、高功率密度和低杂散电感的封装技术要求,设计了一款双面散热SiC模块,仿真其杂散电感和均流性能,模块具有较低电感和较好的均流性。开发了全银烧结工艺和工艺流程,并试制了科研样品。通过动静态测试,在漏源极电流I_(d)为350 A和比导通电阻R_(DS-on)为3.95 mΩ下,计算出包含测试电路的总电感L_(s)为11.2 nH,模块具有较好的静动态性能。试验表明,全银烧结双面散热SiC模块具有优良的动静态性能,具有较大的应用前景。 展开更多
关键词 全银烧结 双面散热 sic模块 仿真
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一种双面散热SiC MOSFET功率模块的设计与测试
16
作者 谭羽辰 任宇 +1 位作者 田世鹏 田明玉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第9期725-731,共7页
现有的SiC模块大多沿用传统的基于硅基模块的封装,难以支持SiC芯片在高温、高频下的应用。为了进一步发挥SiC芯片的性能,设计了一款双面散热半桥模块。模块内部由SiC MOSFET芯片与金属垫片构成,在实现双面散热的同时完全消除了键合线,... 现有的SiC模块大多沿用传统的基于硅基模块的封装,难以支持SiC芯片在高温、高频下的应用。为了进一步发挥SiC芯片的性能,设计了一款双面散热半桥模块。模块内部由SiC MOSFET芯片与金属垫片构成,在实现双面散热的同时完全消除了键合线,提高了可靠性,降低了寄生参数。首先,通过ANSYS Q3D EXTRACTOR软件提取模块的寄生参数,结果表明模块功率回路的寄生电感为5.45 nH。利用多物理场仿真软件COMSOL证实该双面散热结构相比传统的单面散热结构能够减少30%的芯片结温。随后展示了模块的制备工艺流程。最后,动、静态实验测试结果表明该模块具有良好的动态与静态特性。 展开更多
关键词 sic MOSFET 功率模块 双面散热结构 寄生电感 有限元仿真
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碳化硅控制器用高效散热器开发与验证 被引量:1
17
作者 陈登峰 张舟云 +1 位作者 陈雷 位超群 《电工技术》 2021年第9期19-21,共3页
针对碳化硅控制器高效散热的需求开发了一款碳化硅控制器用高效散热器。介绍了该高效散热器的结构和工艺设计方案,应用该散热器开发了一款碳化硅控制器,并通过有限元热仿真研究了该散热器在碳化硅控制器中的散热效果。最后制造碳化硅控... 针对碳化硅控制器高效散热的需求开发了一款碳化硅控制器用高效散热器。介绍了该高效散热器的结构和工艺设计方案,应用该散热器开发了一款碳化硅控制器,并通过有限元热仿真研究了该散热器在碳化硅控制器中的散热效果。最后制造碳化硅控制器样机进行台架测试,结果表明开发的高效散热器具有良好的散热效果,可满足碳化硅控制器的散热需求,对于电机控制器高效散热具有较重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 散热器 碳化硅模块 热仿真 温升
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3300V混合SiC IGBT模块研制与性能分析 被引量:1
18
作者 杨晓菲 于凯 +2 位作者 董妮 荆海燕 刘爽 《电子与封装》 2021年第11期59-64,共6页
传统绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块内部集成有PIN结构的Si基二极管作为续流二极管,该二极管开关损耗大,并且在关断时存在电流、电压过冲现象,使得IGBT模块整体功耗增大,可靠性降低。通过SiC结势垒控制... 传统绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块内部集成有PIN结构的Si基二极管作为续流二极管,该二极管开关损耗大,并且在关断时存在电流、电压过冲现象,使得IGBT模块整体功耗增大,可靠性降低。通过SiC结势垒控制肖特基二极管(Junction Barrier Control Schottky Diode,JBS)代替模块内原有的PIN结构Si基二极管,研制了3300 V/1500 A等级的Si IGBT/SiC JBS混合模块。介绍了混合模块的设计方法、制造工艺及测试结果,并对比传统Si基IGBT模块与Si IGBT/SiC JBS混合模块的电学参数差异。通过相同工况条件下的功耗计算,对比两者功耗的差别。研究表明Si IGBT/SiC JBS模块中二极管的开关电流减小了91.9%、开关能量减小了98.3%,二极管功耗相对减少了62.1%,使得混合模块整体功耗降低,消除了电压、电流过冲,提高了模块可靠性。 展开更多
关键词 碳化硅 结势垒控制肖特基二极管 绝缘栅双极型晶体管 混合模块
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用于未来轨道牵引电路的双SiC MOSFET模块的特性检测
19
作者 张斌 Joseph FABRE +1 位作者 Philippe LADOUX Michel PITON 《电源世界》 2013年第3期44-48,共5页
硅IGBT已经广泛用于轨道牵引变频器,不久的将来,碳化硅(SiC)技术将在3个方向上进一步扩展开关器件的极限:更高的阻断电压、更高的工作温度和更高的开关速度。如今,第一批SiC MOSFET模块已经有效的投向市场,并且很有希望。虽然目前在阻... 硅IGBT已经广泛用于轨道牵引变频器,不久的将来,碳化硅(SiC)技术将在3个方向上进一步扩展开关器件的极限:更高的阻断电压、更高的工作温度和更高的开关速度。如今,第一批SiC MOSFET模块已经有效的投向市场,并且很有希望。虽然目前在阻断电压方面仍有待提高,但这些宽禁带器件将大大改善牵引电路的效率,尤其是在开关损耗上预期会有显著的降低,从而导致功率-重量比的大幅改善。 展开更多
关键词 IGBT sic MOSFET模块 开关损耗 轨道牵引变频器
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用于未来铁路牵引链的SiC MOSFET对偶模块特性
20
作者 袁海斌 Joseph FABRE +1 位作者 Philippe LADOUX Michel PITON 《电源世界》 2013年第12期48-52,35,共6页
SI基IGBT广泛的应用于铁路牵引变换器上,而在不远的将来,SiC将有望在三个方面突破开关器件的极限:高闭锁电压,高工作温度和高开关速度。如今,第一代SiC MOSFET模块已经在市场出现,并且前景很好。虽然仍旧受限于击穿电压,但这种大间隙器... SI基IGBT广泛的应用于铁路牵引变换器上,而在不远的将来,SiC将有望在三个方面突破开关器件的极限:高闭锁电压,高工作温度和高开关速度。如今,第一代SiC MOSFET模块已经在市场出现,并且前景很好。虽然仍旧受限于击穿电压,但这种大间隙器件还是会提高牵引链效率。特别是有望能够明显的降低开关损失,从而能够提高功率重量比。 展开更多
关键词 铁路牵引链 sic 模块
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