沟槽栅IGBT关键技术研究

与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。针对沟槽栅IGBT技术的挑战(主要包含沟槽刻蚀、栅氧生长、沟槽多晶硅填充等),研究并开发了沟槽栅一系列关键工艺:形貌优良的沟槽槽型,质量完好的栅氧生长工艺以及具备优良均匀性的原位掺杂多晶硅填充工艺等。采用改进工艺后的沟槽栅IGBT芯片具有良好的电学性能,展示出优异的栅氧特性,顺利通过了高温动、静态等多项测试,较平面栅IGBT体现出压降和损耗优势。     

假栅P区互联对沟槽栅IGBT性能的影响

基于假栅条形元胞设计与200 mm(8英寸)沟槽栅成套关键工艺,成功研制1 700 V沟槽栅IGBT。通过Silvaco仿真与衬板测试,对比研究了假栅P区互联方式对器件的动静态特性与安全工作区的影响。与假栅P区接地方案相比,假栅P区浮空时器件导通与开关损耗更低、RBSOA能力更强。分析了假栅P区互联方式对器件性能的影响机理。器件采用假栅P区浮空方案,结合场截止与载流子存储技术,具有良好的综合性能,已通过各项验证,即将进行应用考核。     

栅射极并联电容对大功率IGBT开通过程的影响

高压大功率IGBT(绝缘型双极性晶体管)作为第三代电力电子领域最具有代表性的产品,正广泛的应用于高速动车组牵引系统中,高压大功率IGBT往往因为选取低的栅极电阻而导致集电极电流变化更快,因此有必要并联栅射极电容来降低集电极电流变化率.文中指出由于栅极引线电感的影响导致栅射极并联电容存在2种模式,与不增加栅射极电容的模式...     

高压IGBT芯片开关过程栅分布效应仿真研究

高压IGBT在导通或关断时是先从栅焊盘处获得驱动信号,然后再依靠多晶硅层通向芯片的各个区域。由于多晶硅层形成的栅分布电阻效应使得芯片内元胞对栅驱动信号的反应时间不同,芯片内各个元胞不能同时开启或关断,因此IGBT芯片在开关过程中容易产生电流集中现象,尤其当芯片面积较大时,电流集中的现象尤为明显,由此引起芯片动态过程分布效应问题。文章围绕IGBT的电学和温度特性研究高压IGBT芯片动态过程分布,对IGBT芯片进行器件结构建模,搭建Spice电路构建带有栅极电阻和栅极分布电阻的IGBT模型,仿真分析IGBT芯片动态过程中电压、电流和功率的变化情况。采用ANSYS仿真软件构建IGBT热仿真模型,仿真分析动态过程分布中电流集中效应给器件表面温度分布带来的影响,为提高器件的电流和温度分布均匀性提供了重要的参考依据。     

具有优化沟槽HiGT结构的3.3kV/1800 A IGBT及其模块优化设计

日立公司开发了具有最高电流等级的3.3k V/1800A IGBT模块,其额定电流等级比现有同尺寸、同电压等级常规产品提高了20%。通过采用优化沟槽Hi GT结构,降低了器件功耗,同时优化了模块的电、热性能设计,降低了热阻以及寄生电感。     

IGBT导热硅脂涂敷工艺研究

对现有的几种IGBT导热硅脂涂敷工艺进行了阐述,并通过对各自的优缺点进行分析和对比,说明了IG-BT的导热硅脂丝网印刷的优越性。     

计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛（Monte-Carlo）模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。     

寄生参数对IGBT关断浪涌电压影响的仿真建模

IGBT作为能源变换与传输的核心器件具有良好的载流与抗压能力,在轨道交通、电力系统等行业领域应用非常广泛。以建模仿真的方式模拟浪涌电压实际运行性能,深入研究其特性,可为提高功率器件系统的安全性与稳定性提供依据。文中通过有限元法求解电磁准静态场提取单桥臂回路各器件的寄生参数,并结合IGBT器件静态、动态特性建立了精确的单桥臂电路模型。通过对比不同精度模型的仿真计算结果表明,寄生参数对于浪涌电压的幅值大小和振荡具有不可忽视的影响,在电路优化设计中应予以充分的关注。该精确模型具有精准、易调控的特点,仿真结果对IGBT功率器件精确的损耗计算、可靠的电磁兼容设计及评估潜在风险具有指导性意义。     

4.5 kV高压平板型IGBT

日本富士公司研制成功4.5 kV高压平板型IGBT器件.介绍4.5 kV/2.0 kA,4.5 kV/1.2 kA平板型IGBT器件的设计、电气特性及其概况.     

IGBT并联应用技术研究

介绍了IGBT元件并联均流的主要影响因素,针对1 200 V/900 A功率等级IGBT并联应用设计了IGBT并联驱动器、低感母排和散热器,并进行了相应的试验研究。研究结果表明,该并联方案均流效果十分出色。     

铁路工程沟槽基坑开挖定额结构体系研究

本文针对目前铁路工程预算定额中部分专业涉及的基坑、沟槽及管道开挖定额子目,结合现场实测数据,对现有沟槽基坑开挖定额结构体系进行研究和梳理。从适用性角度,重点对挖土和挖石定额子目的人工、机械效率做了对比分析,提出了统一定额单位、梳理地质类别、优化结构体系等建议,为铁路工程造价标准的制修订提供参考。     

大功率IGBT短路能量的分析研究

针对大功率IGBT短路保护技术,详细介绍了IGBT短路及其保护原理,通过不同工作电压下短路试验波形验证了IGBT短路时间与其工作电压密切相关,得出了IGBT工作电压越高短路时间越短的反比关系,最后通过短路试验数据拟合曲线分析证明了不同工作电压下IGBT的短路能量相同。     

机车IGBT模块应用失效研究

针对机车IGBT模块应用失效后发生炸损,造成失效原因很难查找的问题,分析IGBT模块在应用工况下的开关状态,得出5种失效模式类型。结合厂内和现场失效模式分布统计,对5种失效模式和早期失效以及应用过程中引起的失效进行原因分析,最后从应用和器件2个维度针对性提出设计改进意见。     

IGBT模块与散热器接触界面气隙对散热的影响研究

IGBT模块与散热器接触界面使用导热硅脂来降低接触热阻,在轨道交通领域,由于运行环境的频繁振动和温度循环,使硅脂可能发生挥发、流失或干涸,从而在接触界面产生气隙,使传热条件恶化。文章通过数值仿真以及热性能试验2种方法,研究界面气隙对IGBT模块结温和壳温的影响。结果表明,在硅脂气隙产生的初期,气隙对IGBT结温的影响较小;随着气隙扩大,则会使结温明显升高,导致IGBT模块寿命降低,甚至使IGBT模块迅速损坏。     

HXN5型机车通风散热对IGBT故障的影响分析

结合机车结构原理和现场运用情况,分析了HXN5型机车交流发电机冷却通风系统散热能力对IGBT故障的影响,提出了净化冷却空气、保证通风系统空气压力的措施。通过提高IGBT工作时的通风散热能力,降低故障率,从而提高机车运用可靠性,减少设备故障对运输秩序的干扰。     

基于IGBT浪涌过压预测保护与提高利用率的研究

通过对IGBT芯片技术发展与英飞凌第4代IGBT主要技术特性的分析,给出了一种基于IGBT关断软特性与稳定性来进行浪涌过压预测保护的方法,并由此提出了在工程设计中提高IGBT利用率的应用策略。     

HXD3型机车IGBT破损原因分析及对策

文章针对造成IGBT破损的主要因素,对HXD3型机车IGBT破损的原因进行分析,并提出相应对策,以消除机车质量隐患,保障机车的正常运用.     

SiC混合IGBT器件应用研究

Si C功率器件具有高频、高效率、高功率、耐高温、抗辐射等优点。文章介绍了目前Si C功率器件应用情况,阐述了Si C pn结肖特基势垒(JBS)、Si C-MOSFET以及Si C混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V Si C混合IGBT的可编程驱动技术;最后简述了Si C模块功率试验情况。     

IGBT半桥谐振逆变器的研究

在工作过程中,采用它激扫频启动,频率从4 000 Hz逐渐降低,当频率低于负载固有谐振频率时,串联逆变器进入容性工作状态会形成短路,导致设备损坏。为防止串联谐振逆变器进入容性工作状态,文章设计了锁相环控制电路,当负载工作频率接近谐振频率时,将频率锁定在准谐振状态下,保证逆变器工作在感性工作状态。基于Matlab/Simulink软件搭建的仿真模型验证了设计的正确性。通过样机实验,验证了设计的可行性,并对实验结果进行了分析。