【摘要】：壓接型IGBT的芯片和電極之間采用壓力接觸代替引線鍵合,消除了鍵合線脫落和焊層退化等失效問(wèn)題,壓接型IGBT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得可以在集電極側(cè)和發(fā)射極側(cè)進(jìn)行雙面冷卻,熱阻值較焊接式IGBT大幅降低,提高了器件的可靠性。壓接型IGBT器件具備獨(dú)特的失效短路模式,系統(tǒng)中可以增加備份的器件來(lái)承擔(dān)失效器件的電壓,而失效的器件則等同于短路并流過(guò)負(fù)載電流,這將避免了因個(gè)別器件失效導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)維修,提高了系統(tǒng)的可靠性,使得壓接型IGBT器件在柔性直流輸電系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)合具備顯著優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)3300V壓接型IGBT器件,設(shè)計(jì)完成了壓接型IGBT壓力夾具,包括絕緣材料的選取、壓力分散裝置的設(shè)計(jì)、接觸面加工精度選取以及碟簧的選取等。提出了一種環(huán)面分散壓力的壓力分散裝置設(shè)計(jì)方案,利用仿真軟件對(duì)該方案進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的壓力分散裝置,該方案使得器件集電極平面的壓力分布更為均勻,同時(shí)降低了壓力分散裝置的體積和重量。利用壓力測(cè)量膠片對(duì)器件集電極平面的壓力分布進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量,結(jié)果表明壓力夾具實(shí)現(xiàn)了將壓力均勻施加到器件集電極平面。設(shè)計(jì)完成了壓接型IGBT開(kāi)關(guān)特性測(cè)試平臺(tái),測(cè)試電路采用雙脈沖測(cè)試方法。完成了直流母線電容和負(fù)載電感參數(shù)設(shè)計(jì),電容充電路回路設(shè)計(jì),電壓電流測(cè)量?jī)x器的選擇和校準(zhǔn),以及驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)等。利用測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了壓接型IGBT開(kāi)關(guān)特性的測(cè)試,測(cè)試電壓達(dá)到了 1800V,電流達(dá)到了 1500A。實(shí)現(xiàn)了不同電壓電流等級(jí)下的開(kāi)關(guān)特性測(cè)試,分析了測(cè)試回路寄生電感對(duì)開(kāi)關(guān)過(guò)程的影響。IGBT開(kāi)關(guān)測(cè)試平臺(tái)的寄生電感影響IGBT器件的開(kāi)關(guān)參數(shù)以及開(kāi)關(guān)損耗,因此,提取測(cè)試平臺(tái)回路的寄生電感對(duì)于準(zhǔn)確獲得IGBT器件的開(kāi)關(guān)參數(shù)具有重要意義。傳統(tǒng)的寄生電感提取方法忽略了回路寄生電阻的影響,給寄生電感的提取帶來(lái)誤差。為了提高寄生電感提取的準(zhǔn)確性,本文提出了采用IGBT開(kāi)通波形來(lái)計(jì)算測(cè)試平臺(tái)寄生電感的方法,通過(guò)對(duì)開(kāi)通電流上升過(guò)程的分析,建立了包含回路寄生電阻的等效電路模型及電路方程。仿真結(jié)果表明該方法的計(jì)算誤差低于傳統(tǒng)計(jì)算方法。利用該方法實(shí)現(xiàn)了測(cè)試回路寄生電感參數(shù)的提取,為提供準(zhǔn)確的IGBT器件開(kāi)關(guān)參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

邐北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑的Ｐ型半導(dǎo)體反型而成Ｎ型半導(dǎo)體，稱(chēng)為Ｎ溝道。電子經(jīng)發(fā)射極連接的Ｎ＋層經(jīng)逡逑Ｎ溝道流入漂移區(qū)，這為ＰＮＰ晶體管提供了基極電流。為了維持漂移區(qū)的電中性，逡逑？？注入?yún)^(qū)向漂移區(qū)注入空穴，空穴和電子在漂移區(qū)的存儲(chǔ)使得漂移區(qū)的電阻降低，逡逑這使得在相同工況下，ＩＧＢＴ的通態(tài)壓降低于ＭＯＳＦＥＴ通態(tài)壓降１３９＾］。逡逑ＩＧＢＴ通過(guò)ＭＯＳ?xùn)沤Y(jié)構(gòu)控制器件的開(kāi)通和關(guān)斷，可以達(dá)到較高的開(kāi)關(guān)速度；逡逑同時(shí)利用雙極型器件電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)降低了器件的通態(tài)壓降，兼有雙極型晶體管和逡逑ＭＯＳＦＥＴ的雙重特性，在降低通態(tài)壓降和提高開(kāi)關(guān)速度之間達(dá)成了良好的折中。逡逑

逡逑圖２－２壓接型ＩＧＢＴ封裝結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｐａｃｋａｇｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｐｒｅｓｓ邋ｐａｃｋ邋ＩＧＢＴ逡逑２．３壓力夾具整體結(jié)構(gòu)逡逑壓力夾具包括施力螺栓、壓力分散裝置、絕緣板、銅排、壓力傳感器、碟形逡逑彈簧（以下簡(jiǎn)稱(chēng)碟簧）以及其他支撐和固定結(jié)構(gòu)。通過(guò)向下旋轉(zhuǎn)施力螺栓，，給壓逡逑力夾具結(jié)構(gòu)施加壓力。壓力分散裝置將螺栓施加的壓力分散到ＩＧＢＴ集電極平面。逡逑絕緣板起電氣隔離作用，銅排將ＩＧＢＴ集電極和發(fā)射極引出，與外部電路連接。逡逑壓力傳感器用來(lái)測(cè)量施力螺栓施加的壓力，碟簧起壓力緩沖作用。圖示壓力夾具逡逑應(yīng)用于常溫下的開(kāi)關(guān)特性測(cè)試，因此沒(méi)有安裝散熱器或者加熱器等結(jié)構(gòu)。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN322.8

【參考文獻(xiàn)】

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9 常W

本文編號(hào)：2607841