碳化硅（SiC）材料與傳統(tǒng)的硅（Si）材料相比,在禁帶寬度、熱導(dǎo)率、熔點(diǎn)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)等方面具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。同樣,Sic功率半導(dǎo)體器件相比于傳統(tǒng)的硅（Si）基功率器件在高壓、高溫、高頻方面具有更大的優(yōu)勢(shì),因此SiC功率器件得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,而在SiC功率半導(dǎo)體器件中SiC MOSFET的發(fā)展最為成熟,應(yīng)用最為廣泛。SiC MOSFET相比于同等級(jí)的SiMOSFET或SiIGBT,具有更低的導(dǎo)通電阻和開(kāi)關(guān)損耗、更高的開(kāi)關(guān)頻率以及更好的高溫穩(wěn)定性。雖然,SiC MOSFET的性能要優(yōu)于相同電壓等級(jí)的傳統(tǒng)Si基器件,但是由于其芯片雜散電容很小,所以開(kāi)關(guān)速度非�？�,在雜散電感的作用下會(huì)導(dǎo)致SiC MOSFET在開(kāi)關(guān)過(guò)程中承受較大的電氣應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞或失效。所以為了充分發(fā)揮出SiC MOSFET的優(yōu)異性能,需要分析雜散電感對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的影響,并對(duì)雜散電感做出相應(yīng)優(yōu)化。本文依托國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“高壓大功率SiC材料、器件及其在電力電子變壓器中的示范應(yīng)用”,分析了雜散電感對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程中的影響,并給出其優(yōu)化方案。本文首先設(shè)計(jì)并搭建了 S... 

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【部分圖文】：

圖１－２?１２００Ｖ／６０Ａ?ＳｉＣ功率模塊??為了進(jìn)一步減小引線鍵合結(jié)構(gòu)中的功率回路電感，研宂人員開(kāi)始考慮將２Ｄ??功率冋路改變?yōu)椋常�，以減小回路而積

國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)與美國(guó)阿肯色大學(xué)合作提出了一種適合ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ??芯片的壓接封裝方法即采用微型靈活壓力頂針（ｆｕｚｚ?ｂｕｔｔｏｎｓ又稱毛紐扣）實(shí)現(xiàn)??芯片頂層互連，解決了小尺寸芯片壓接的困難，研制了電熱性能良好的４個(gè)??１２００Ｖ／１０７Ａ芯片并聯(lián)的壓接式ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ模塊，如圖１－４所示［２４］，ｌ〇〇ｋＨｚ下??Ｑ３Ｄ所提取的功率的續(xù)流回路寄生電感值為４．３ｎＨ。??＞?…乂，?ｍＫＳＳｍ??．Ｕｐ＾ｅｒｎ＾＆ａｔｅ?，?ａｉＳｌｔｌｍｌ?＾?Ｎｆｉａｏ＾ｄｕａｎｅｌ?Ｗａｔｅｒ?：；????＂？Ｆ：?Ｗ?ｈｅａｉｓｉｃｋｓ?，?１??７?＾?，??味ｂａｂｂｌｅ?．?／?．?，．?ｂｕｆＹｃｒ?＊＊＊＂??□ＬＴＣＣ＾ｌＩＩＣＣｃｏｎｔｅ＾ｌＣ＾＾??圖Ｉ－４?ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ功率模塊的壓接式封裝??２０１５年，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Ｌｉａｎｇ?Ｚ研制了全平面互連封裝??（Ｐｌａｎａｒ－Ｂｏｎｄ－Ａｌｌ，簡(jiǎn)稱?ＰＢＡ）的?１２００Ｖ／１００Ａ?ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ?半橋模塊，如圖?１－５??所示［２５１，這種互連封裝技術(shù)具有較低的寄生電感，寄生電感值不超過(guò)１０ｎＨ．??

圖】－６基于ＳＫｉＮ技術(shù)的低感封裝模塊??ＲＯＨＭ公司１２００Ｖ／１３４Ａ（６０?°Ｃ?）的商業(yè)化ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ功率模塊??ＢＳＭ１２０Ｄ１２Ｐ２Ｃ００５如圖１－７所示｜２７１，數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的功率回路總寄生電感為??２５ｎＨ。模塊內(nèi)部通過(guò)增加一個(gè)相反電流通路來(lái)利用互感抵消回路電感。但為了減??小所增加路徑自身的電感，則必須進(jìn)行大面積敷銅，這會(huì)極大地減小模塊的空間??利用率，降低了模塊的功率密度。???＇＾＇?正極??－邊’輸出端一ｈ」＾??［？，￣７Ｔ一ｍ—負(fù)極??—ＡｔａＵｉＳ＾?？？／?＇??（ａ）功率模塊實(shí)物圖?（ｂ）互感抵消示意圖??圖１－７羅姆公司ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ模塊內(nèi)部降低回路寄生電感方法??２０］６年，英國(guó)諾丁漢大學(xué)采用兩塊ＤＢＣ板堆替來(lái)構(gòu)造電流返回路徑，來(lái)實(shí)??現(xiàn)最小的續(xù)流回路寄生電感。而驅(qū)動(dòng)Ｍ路采用低感的柔恍電路板互連如圖１－８所??示［２８１。但這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的２Ｄ封裝結(jié)構(gòu)相比，熱附更火，散熱性能并未提高。??—Ｐ２?＾５＾?１］??ｒｖ‘．?具黑ＳＰ？：伊?１?ｒ」ｉ??圖１－８柔性電路板＋堆疊結(jié)構(gòu)ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ封裝回路面積優(yōu)化??２０１４年，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)Ｃｈｅｎ?Ｚ在其提出可以在模塊內(nèi)部集成兩個(gè)??ｌｋＶ／４．７ｎＦ的退耦合電容來(lái)進(jìn)一步減小回路寄生電感Ｉ２２１，其模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１－??９所示。??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化硅MOSFET換流回路雜散電感提取方法的優(yōu)化[J]. 謝宗奎,柯俊吉,趙志斌,黃華震,崔翔.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(21)
[2]SiC MOSFET器件封裝和測(cè)試平臺(tái)的雜散電感提取[J]. 謝宗奎,趙志斌,柯俊吉,孫鵬,崔翔.  高電壓技術(shù). 2019(02)
[3]考慮寄生參數(shù)影響的碳化硅MOSFET開(kāi)關(guān)暫態(tài)分析模型[J]. 柯俊吉,趙志斌,謝宗奎,徐鵬,崔翔.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(08)
[4]大容量電力電子裝置中母排雜散電感提取方法的優(yōu)化研究[J]. 金祝鋒,李威辰,胡斯登,張志學(xué),何湘寧.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(14)
[5]用于精確預(yù)測(cè)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的分析模型[J]. 梁美,鄭瓊林,李艷,巴騰飛.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]壓接式IGBT動(dòng)態(tài)測(cè)試平臺(tái)雜散電感的提取（英文）[J]. 唐新靈,崔翔,趙志斌,張朋,李金元.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]寄生參數(shù)對(duì)SiC MOSFET柵源極電壓影響的研究[J]. 巴騰飛,李艷,梁美.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(13)
[8]電動(dòng)汽車(chē)分布式儲(chǔ)能控制策略及應(yīng)用[J]. 李志偉,趙書(shū)強(qiáng),劉應(yīng)梅.  電網(wǎng)技術(shù). 2016(02)
[9]寄生參數(shù)對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的影響[J]. 范春麗,余成龍,龍覺(jué)敏,趙朝會(huì).  上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(04)
[10]基于開(kāi)關(guān)瞬態(tài)過(guò)程分析的母排雜散電感提取方法研究[J]. 馮高輝,袁立強(qiáng),趙爭(zhēng)鳴,趙錦成,魯挺.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(36)

博士論文
[1]中高壓功率IGBT模塊開(kāi)關(guān)特性測(cè)試及建模[D]. 陳娜.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]SiC逆變器仿真研究及實(shí)驗(yàn)裝置研制[D]. 謝立軍.中國(guó)電力科學(xué)研究院 2015



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