检索结果-南通市图书馆

压接式IGBT器件封装结构对并联芯片开通电流的影响与抑制

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电网技术 2017年第3期41卷 938-947页

作者：唐新灵涂浩崔翔赵志斌张朋新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 全球能源互联网研究院北京市昌平区102209

对于压接式IGBT器件,封装结构引起的寄生参数不一致将导致开通瞬态过程中并联IGBT芯片的电流分布不一致,使部分芯片在开关瞬态过程中的电流过冲太大,从而降低了开通性能。采用寄生参数提取、电路建模仿真以及实验验证的方法,首先在压接... 详细信息

对于压接式IGBT器件,封装结构引起的寄生参数不一致将导致开通瞬态过程中并联IGBT芯片的电流分布不一致,使部分芯片在开关瞬态过程中的电流过冲太大,从而降低了开通性能。采用寄生参数提取、电路建模仿真以及实验验证的方法,首先在压接式IGBT器件各并联芯片驱动回路参数一致的条件下,研究了发射极凸台布局对并联芯片开通电流一致性的影响。其次,在发射极凸台布局完全对称的情况下,研究了栅极PCB板不对称布局对各并联芯片开通电流一致性的影响。最后,提出了一种可以改善各并联芯片开通电流一致性的双针+双层PCB板的驱动结构,并分析了该结构的均流效果。

关键词：压接式IGBT 寄生电感瞬态电流分布

并联IGBT芯片的等离子体抽取渡越时间振荡机理及其特性分析

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电工技术学报 2018年第10期33卷 2354-2364页

作者：唐新灵崔翔赵志斌张朋李金元新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 全球能源互联网研究院北京102209

大功率IGBT器件内部通常由多个芯片并联实现大电流。并联IGBT芯片在关断的拖尾阶段存在高频等离子体抽取渡越时间(PETT)振荡,这种振荡会对环境、驱动电路产生严重的电磁干扰。针对空穴注入空间电荷区后引起的空间电荷效应,首次分析空间... 详细信息

大功率IGBT器件内部通常由多个芯片并联实现大电流。并联IGBT芯片在关断的拖尾阶段存在高频等离子体抽取渡越时间(PETT)振荡,这种振荡会对环境、驱动电路产生严重的电磁干扰。针对空穴注入空间电荷区后引起的空间电荷效应,首次分析空间电荷区的小信号特性,研究IGBT芯片自激振荡产生的原因,揭示高频PETT振荡的机理。其次,研究并联IGBT芯片之间寄生电感与产生PETT振荡时集射极电压的相互关系,基于理论方法计算振荡电压范围以及振荡频率的特点。最后,搭建IGBT开关特性测试平台,对并联IGBT芯片的PETT振荡特性进行测试。实验结果表明,PETT振荡不是随机产生,振荡产生的时刻与集电极电流具有一定的相关性;并联IGBT芯片振荡电压的范围与理论计算范围相吻合;并联IGBT芯片振荡频率的范围也与理论计算范围相吻合。因此,实验结果验证了对PETT振荡特性分析的正确性。

关键词：绝缘栅双极型晶体管等离子体抽取渡越时间振荡小信号模型寄生电感

压接式IGBT动态测试平台杂散电感的提取（英文）

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中国电机工程学报 2017年第2期37卷 652-662页

作者：唐新灵崔翔赵志斌张朋李金元新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 全球能源互联网研究院北京市昌平区102209

压接式IGBT器件动态特性测试平台的杂散电感对于开关特性影响很大,准确提取测试回路中的杂散电感对于分析器件的开关特性非常关键。由于换流回路中存在二极管以及电阻,传统的杂散电感提取方法在提取杂散电感的过程中忽略了这些非线性电... 详细信息

压接式IGBT器件动态特性测试平台的杂散电感对于开关特性影响很大,准确提取测试回路中的杂散电感对于分析器件的开关特性非常关键。由于换流回路中存在二极管以及电阻,传统的杂散电感提取方法在提取杂散电感的过程中忽略了这些非线性电阻的影响,从而影响了计算结果的准确性。通过假设IGBT关断和下一个开通瞬态过程中,直流母线电压以及负载电流不变,提出同时采用关断和开通瞬态的电流、电压波形来提取杂散电感。这种方法消除了回路中非线性电阻的影响。为了验证这种方法的准确性,用Synopsis Saber软件进行了电路仿真分析;同时,搭建了压接式IGBT动态特性测试平台,在不同电压、电流等级条件下进行了开关特性测试以及杂散电感提取。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。

关键词： IGBT 压接式动态测试平台杂散电感提取

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宽禁带半导体器件开关振荡研究综述

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2386-2407,I0026页

作者：孙帅林仲康唐新灵魏晓光赵志斌北京智慧能源研究院北京市昌平区102209 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

宽禁带半导体器件具有高频、高效率、高功率密度等优点。然而,低寄生电容、低阈值电压和快速开关等特性也使它们更容易受到开关振荡的影响。该文综述开关振荡的类型、产生机理、敏感参数以及抑制方法。首先,依据波形特征将振荡分为阻尼... 详细信息

宽禁带半导体器件具有高频、高效率、高功率密度等优点。然而,低寄生电容、低阈值电压和快速开关等特性也使它们更容易受到开关振荡的影响。该文综述开关振荡的类型、产生机理、敏感参数以及抑制方法。首先,依据波形特征将振荡分为阻尼振荡及自持振荡两类;其次,建立开关振荡分析模型,包括器件模型和开关电路模型,依托该模型研究两种振荡的机理、敏感参数以及各敏感参数对振荡特性的影响规律;再次,分析两类开关振荡的差异性和关联性;最后,总结抑制开关振荡的主要方法,并对各种方法的优缺点进行比较分析。对前人研究成果进行总结和延伸,期望帮助研究人员更好地将宽禁带器件应用于高频高功率变换工况。

关键词：宽禁带半导体振荡阻尼振荡自持振荡反馈负电阻

压接式IGBT器件内部并联支路瞬态电流均衡特性的研究

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中国电机工程学报 2017年第1期37卷 233-243页

作者：唐新灵崔翔赵志斌张朋温家良张睿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 全球能源互联网研究院北京市昌平区102209

压接式IGBT(press pack IGBT,PPI)器件在高压大电流应用领域中越来越引起关注。在PPI器件的开关过程中,内部并联芯片的最大电流过冲决定了器件的使用极限。该文提出了一种新型圆周凸台布局方式,可使PPI器件开通过程中各个IGBT芯片支路... 详细信息

压接式IGBT(press pack IGBT,PPI)器件在高压大电流应用领域中越来越引起关注。在PPI器件的开关过程中,内部并联芯片的最大电流过冲决定了器件的使用极限。该文提出了一种新型圆周凸台布局方式,可使PPI器件开通过程中各个IGBT芯片支路的电流过冲只超过额定电流的4.7%,各个续流二极管支路的电流完全一致。首先,采用Ansoft Q3D Extractor提取了PPI器件内部IGBT芯片发射极凸台支路和续流二极管并联凸台支路的电感参数矩阵,建立了用于分析PPI器件内部并联IGBT芯片和续流二极管支路开通与关断过程电流波形的等效电路,并基于实验测量方法,验证了所提电感参数的有效性。以2500V/600A的PPI器件为例,研究了该器件内部并联IGBT芯片和续流二极管支路的电流过冲及开关损耗特性。其次,基于该文定义的并联凸台支路的电流过冲系数和不均流因子,对现有的PPI器件内部凸台布局方式进行了优化。结果表明,优化后的凸台布局方式大大降低了PPI器件开通和关断过程中各个并联支路的电流过冲,且IGBT芯片的开关损耗更加均匀。该文的研究成果可以应用于更大电流参数的压接式IGBT器件内部并联芯片的布局设计。

关键词：压接式IGBT 瞬态电流分布开关损耗布局优化

功率器件高电压封装用复合电介质灌封材料研究

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电工技术学报 2022年第3期37卷 786-792页

作者：李俊杰梅云辉梁玉唐新灵陆国权天津大学材料科学与工程学院天津300350 天津工业大学电气工程学院天津300387 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209 美国弗吉尼亚理工大学电气与计算机工程系黑堡弗吉尼亚州24061

封装绝缘材料是电力电子器件中最主要的绝缘组件,它的特性决定了高电压功率器件的适用性。该文提出了一种添加纳米级颗粒碳化硅的硅凝胶复合电介质材料,该新型硅凝胶基复合电介质材料具有显著的非线性电导特性,文中首先研究了其中碳化... 详细信息

封装绝缘材料是电力电子器件中最主要的绝缘组件,它的特性决定了高电压功率器件的适用性。该文提出了一种添加纳米级颗粒碳化硅的硅凝胶复合电介质材料,该新型硅凝胶基复合电介质材料具有显著的非线性电导特性,文中首先研究了其中碳化硅填充颗粒的掺杂比例和服役工作温度对其直流电导特性的影响规律。随后,采用制备的新型硅凝胶基复合电介质研制了耐高电压的封装功率模块并进行了局部放电测试实验。实验结果确认了提出的新型复合电介质对于功率模块封装的绝缘耐受电压具有明显改善效果。60%碳化硅颗粒填充比例下,该复合电介质可显著降低功率模块内部电场强度。其中,模块局部放电起始电压可提升42.03%。最后,本文还验证了该新型复合电介质材料的热氧老化抗性及抗温度冲击可靠性。

关键词：高电压绝缘局部放电功率模块非线性电导碳化硅封装

正极性重复脉冲电压下有机硅凝胶-PI界面的沿面放电特性

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高电压技术 2022年第2期48卷 724-735页

作者：杨昊李学宝赵志斌崔翔张西子唐新灵华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209

高压大功率绝缘栅双极型晶体管器件(insulated gatebipolar transistor,IGBT)器件封装绝缘问题已成为高压大功率IGBT器件自主研制的关键制约因素之一。由于器件内部芯片终端钝化层处场强较高,导致钝化层最外层的聚酰亚胺(polyimide,PI)... 详细信息

高压大功率绝缘栅双极型晶体管器件(insulated gatebipolar transistor,IGBT)器件封装绝缘问题已成为高压大功率IGBT器件自主研制的关键制约因素之一。由于器件内部芯片终端钝化层处场强较高,导致钝化层最外层的聚酰亚胺(polyimide,PI)与封装材料有机硅凝胶的界面之间易于发生沿面放电,此位置是弹性压接型IGBT器件封装绝缘薄弱的环节。为此面向IGBT正常运行时所承受的正极性重复方波电压工况,建立了有机硅凝胶-PI界面沿面放电特性试验平台,同步采集放电过程中光脉冲信号以及放电脉冲信号,试验中发现有机硅凝胶-PI界面沿面放电在方波上升沿以及方波的高电平区出现了多次正向放电,同时在方波下降沿以及低电平区出现了多次反向放电。基于测量得到的光电倍增管中检测到的光信号与沿面放电脉冲一一对应关系,提出了提取重叠于方波电压上升和下降过程中的位移电流波形中的沿面放电脉冲的方法,实现了沿面放电脉冲的准确提取。在此基础上,分析了沿面放电脉冲的波形参数及放电瞬时电压的统计特性,结果表明,不同电压周期中的沿面放电脉冲时间参数具有统计独立性,即各个周期的沿面放电过程相互独立,随着外施电压升高,放电次数以及脉冲幅值均增加。最后,结合放电脉冲特性,给出了正极性重复方波电压作用下有机硅凝胶与PI材料沿面放电特性的定性机理解释。

关键词：正极性重复方波有机硅凝胶聚酰亚胺沿面放电放电脉冲

高压大功率压接型IGBT器件封装技术研究综述

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中国电机工程学报 2019年第12期39卷 3622-3637页

作者：唐新灵张朋陈中圆李金元温家良潘艳全球能源互联网研究院有限公司

高压大功率压接型IGBT器件具有功率密度大、寄生电感低、双面散热、失效短路等优点,是用于智能电网、轨道交通等高压大功率电压源换流装备的理想器件。该文对ABB、Fuji、Toshiba、Westcode等公司的压接型IGBT器件封装技术路线进行介绍... 详细信息

高压大功率压接型IGBT器件具有功率密度大、寄生电感低、双面散热、失效短路等优点,是用于智能电网、轨道交通等高压大功率电压源换流装备的理想器件。该文对ABB、Fuji、Toshiba、Westcode等公司的压接型IGBT器件封装技术路线进行介绍和分析,并对现有商业化大功率压接型IGBT器件的特性进行对比。综合已有压接型IGBT器件封装技术的特点与试验测量结果,提出将封装关键技术分为3个部分,并简要介绍各个部分的具体关键技术及研究现状。最后,基于压接型IGBT封装技术特点,结合实际工艺要求,提出一种评估压接型IGBT器件性能的判据,为后续压接型IGBT器件的开发与设计提供参考。

关键词：压接型IGBT 封装技术品质因素

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IGBT动态测试平台杂散电感提取方法

电网技术 2020年第4期44卷 1267-1275页

作者：唐新灵张璧君张语林仲康王亮潘艳温家良先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)动态测试平台的杂散电感对IGBT器件动态参数测试结果有很大的影响。提出采用积分法计算测试平台回路杂散电感,可以提高计算结果的准确性。首先,分析了IGBT动态测试平台杂散... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)动态测试平台的杂散电感对IGBT器件动态参数测试结果有很大的影响。提出采用积分法计算测试平台回路杂散电感,可以提高计算结果的准确性。首先,分析了IGBT动态测试平台杂散电感分布特点,建立了等效电路模型。其次,分析了IGBT开关瞬态过程中的波形特点以及续流二极管(free-wheeling diode,FWD)反向恢复与正向恢复特性;提出开通波形相对于关断波形更有利于计算杂散电感。最后,建立了仿真电路模型与试验测试平台,仿真分析结果与试验测试结果相吻合,验证了分析的正确性。所提方法为IGBT动态测试平台杂散电感提取提供了一种简便而准确的计算方法。

关键词： IGBT 测试平台杂散电感电流变化率