目前我国兆瓦级新型电力半导体器件

介绍了大型相控晶闸管、IGBT及IGCT三种兆瓦级新型电力半导体器件的发展、技术特征和应用领域,初步探讨了器件的物理极限和未来的发展方向。     

大功率半导体器件的冷焊封装

一、前言随着电力电子工业的发展,半导体器件向大功率、高可靠性、低成本的方向发展。国外,大功率半导体压接式结构器件,绝大多数采用无氧铜冷焊封装技术。国内,在1984年,西安电力电子技术研究所(以下简称西安所),引进了美国GE公司大功率晶闸管制造技术;北京整流器厂(以下简称北整厂)也在同年引进了瑞典ASEA公司全压接式器件生产线;1985年,铁道部株洲电力     

串联谐振直流耦合变流器中大功率GTO辅助门极的正反向恢复

串联谐振直流耦合变流器是一种具有吸引力的电路结构.它使用了门极可关断晶闸管GTO作为半导体开关.传统模式要求电路附加串联二极管来完成关断过程,使GTO正向恢复.本文则采用单个GTO与特殊门极驱动来实现GTO的正反向恢复,并提出了一种新的试验电路,它具有与串联谐振直流耦合变流器相同的热应力和电应力.实验结果表明,在26 kHz开关频率下,2 000 A GTO的总功耗有所减少,而延迟时间只稍许增加.因此,这种新的单器件模式使得谐振开关在大功率应用中更具吸收力.     

SiC功率器件在轨道交通行业中的应用

为解决轨道交通牵引及辅助系统的轻量化等问题,宽禁带半导体器件如SiC器件的应用需求越来越大。SiC材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速率快等特性,能满足在中大功率、高温、高频条件下工作的应用要求。简述了SiC器件相比传统硅基器件的突出优势及商业化和实验室研发情况,介绍了SiC功率器件在轨道交通行业中的发展现状,同时对其在未来轨道交通装备业的发展提出了建议和展望。     

IGCT——一种用于低损耗大功率逆变器的新元件

集成门极换流晶闸管（ＩＧＣＴ）综合了硬驱动的ＧＴＯ晶闸管的优点，极大地改进了关断性能，并在元件、门极驱动和应用水平上有技术性的突破。均匀的开关性能把ＩＧＣＴ的安全运行区扩大到了动态雪崩的极限。吸收电路不再需要，改善的损耗特性允许高频应用直至千赫范围内。带有集成大功率二极管的新型ＩＧＣＴ系列元件已经开发出来，用于０．５￣６ＭＶＡ的功率等级上，通过串并联使用可扩展至几百ＭＶＡ的等级上。第一台基于ＩＧＣ     

一种应用于脉冲功率领域的IGCT

介绍一种适用于脉冲功率领域的大功率半导体器件IGCT,简述IGCT器件及其结构,IGCT器件的通流能力强、di/dt高,适于脉冲功率领域应用。进行了脉冲放电的试验并讨论了IGCT的串联应用技术。     

现代交流传动技术的水平及前景

交流传动技术的发展，与功率半导体器件及控制技术的发展密切相关。就器件的发展来说，已经历了普通晶闸管、GTO以及IGBT等阶段。目前，IGBT器件正向中大功率的应用方面发展。文中介绍了由西门子公司开发的新的交流传动控制策略——SITRAC。它集动态转矩控制、耐久性和优化的模块以及自调节功能于一体，并且可以不用速度传感器。文中还介绍了超导变压器、静止能量存储系统、无牵引齿轮装置的直接驱动系统和燃料电池等新技术及它们的应用，并讨论了它们的发展前景。     

大功率半导体器件封装结构的有限元分析

介绍了压接型大功率半导体器件封装结构的有限元分析方法,利用Ansys有限元分析软件对IGCT这一具有代表性的器件进行了热分析,得出了IGCT芯片两侧热导体的热阻值,从而验证了IGCT结构的合理性。     

电力半导体器件的发展及现状

讨论变流技术中采用的几种电力半导体器件的发展及现状，指出在今年几年中我国变流技术影响最大的电力半导体晶闸管、ＩＧＢＴ和ＭＯＳＦＥＴ。     

150mm高压脉冲功率晶闸管的研制与应用

大功率脉冲电源是脉冲电磁发射武器平台的重要组成部分,开关器件是其关键技术。150 mm(6英寸)超大功率脉冲晶闸管的成功研发,满足了超大功率脉冲电源开关器件运行寿命长、可靠性高、体积小、重量轻的发展趋势要求。文章重点研究了浪涌电流下超大功率脉冲晶闸管的特性。     

中大功率变流技术的发展

回顾了与中大功率变流技术密切相关的各类功率半导体器件发展历程，详细介绍了当前广泛应用的IGBT，IGCT，IEGT，MTO，碳化硅功率器件及其应用特点。概述了大功率变流技术的基本电路拓扑，介绍了三电平电压源变流器、级联H桥多电平变流器以及矩阵变换器等常用拓扑。并从工业调速系统、铁路牵引系统以及公路牵引系统等实际应用出发，介绍了大功率变流器的最新应用实例，包括混合动力和纯电动汽车的驱动装置等。提出了在大功率变流领域一些有望在未来10年得到提高的关键性技术和需要特别加以关注的发展趋势。     

功率半导体器件与电气化铁路的地面设备

电气化铁路地面设备使用的功率半导体器件,从整流管经晶闸管发展到GTO,根据设备的用途、功能和功率等,采用了各种电路结构和冷却方式.尤其是最近,随着IGBT、IEGT和GCT等自关断器件性能的提高,具有PWM功能的大功率逆变器也正在电气化铁路的各种地面设备上应用,而且还在不断研究新的应用领域.将来,采用这些器件生产的PWM变流器用于直流供电回路时,供电变电所的再生电能会增加.文章介绍处理这些再生电能的方法.     

欧洲铁路车辆驱动用大功率半导体器件技术动向

晶闸管大功率半导体器件应用在铁路车辆驱动系统，实现了多种电子形式对交流电动机的控制。近年来，高性能再生电池、电气双层电容器等储能设备，以及燃料电池等新型电源装置又相继问世。大功率半导体器件的运用，能够实现按时域的电流、电压控制，具有控制电路的轻量化、节能、减少维修次数和减少地面设备等多种效益。     

轨道交通用功率半导体器件应用技术的研究

大功率变流技术发展的核心在于功率半导体技术,传统硅基功率半导体器件不断迭代优化以及新型宽禁带材料半导体器件逐渐成熟,持续为轨道交通产业的发展贡献"源动力"。文章围绕功率半导体芯片技术,系统性地分析了模块封装、组件集成、冷却散热和电磁兼容等变流应用技术的最新发展成果。功率半导体器件应用技术研究的不断深入是促进轨道交通牵引装备朝着更大功率密度、更高能量转换效率和更高可靠性等方向发展的关键。     

从纳米偶极子光伏器件到偶极子半导体器件

介绍了纳米偶极子光伏器件的发展历史和现状，阐述了在这种新型光伏器件中观察到的非经典行为。即开路电压可受外电场控制而改变的现象，并将之与铁电光伏器件、压电光电子器件、含有光诱导偶极子场的有机光伏器件和量子点光伏器件等进行比较，提出了偶极子场半导体器件的概念。期望从更广义的范围涵盖结场型器件和非结场型偶极子器件，为促进光伏发电领域更多的创新提供思路。     

6英寸晶闸管样品在株洲试制成功

湖南省“十一五”科技计划重大专项“特高压直流输电换流阀6英寸晶闸管的研制”项目获得重大进展,由株洲南车时代电气股份有限公司研制的特高压直流输电换流阀核心部件——6英寸晶闸管成功研制出样品,这是世界上迄今为止诞生的最大容量的晶闸管,通态平均电流达4000A,断态和反向重复峰值电压达8000V,标志着我国通过自主创新,已经达到了国际大功率半导体器件技术的领先水平,也标志着我国在特高压直流输电技术国产化的道路上迈出了关键性的步伐。6英寸晶闸管样品在株洲试制成功@贺楚梅     

低米勒电容超结MOSFET开关过程及反向恢复性能仿真研究

针对超结场效应晶体管(SJ-MOSFET),利用工艺仿真建立多次外延离子注入和深槽刻蚀2种不同P柱形貌的器件结构,对比研究了不同工艺、不同栅极结构SJ-MOS的静态特性差异,并与实测数据对比,验证建立模型的正确性。从空间电荷区不均匀拓展的角度,分析不同工艺路线器件的C-V特性测试中"电容转折"现象的微观机理。研究了感性负载下SJ-MOSFET开关过程中栅极电压、漏极电流、漏源极电压随时间变化关系,并搭建寄生体二极管反向恢复测试平台,探究了不同工艺对于反向恢复电荷、峰值电流等参数的影响。研究内容可指导器件设计,提高功率半导体器件在机车应用场景中的匹配度。     

IGCT及其门极驱动电路研究

IGCT作为一种新型大功率半导体开关器件,吸取了GTO和IGBT的优点,但其驱动则需要借助配套的门极驱动电路板才能实现.介绍了IGCT的基本工作原理,并根据驱动电路的要求分析设计原理,对1 100 A/4 500V逆导IGCT集成门极驱动电路的设计方法进行了具体分析和研究,实验结果验证了设计方法的可行性和正确性.     

大功率IGBT驱动技术的研究

介绍了IGBT的开关特性及自行设计的大功率IGBT驱动电路,经试验表明该电路达到了设计要求,并应用在大功率IGBT逆变器中取得了良好的效果.     

基于大功率全SiC器件的变换器研究

为了适应变流器产品高频化、高功率密度的发展趋势,研究了大功率全SiC MOSFET器件在变换器中的应用,讨论了全SiC MOSFET器件在应用中的杂散参数问题和桥臂串扰问题。通过双脉冲试验,重点研究了驱动电阻和吸收装置对大功率全SiC MOSFET器件关断尖峰电压的影响。结合实际产品研究了基于大功率SiCMOSFET器件在轨道交通Boost变换器中的应用。试验表明,相对于硅基IGBT器件,采用SiCMOSFET器件能给变换器带来轻量化、工作频率、效率的全方位提升。