日本IGBT门极驱动模块

IGBT绝缘门极双极晶体管的门极驱动电路很多,分立式驱动电路既实用又经济,但要求达到预期的性能尚较困难,尤其是由于IGBT内寄生晶体管和寄生电容的存在,门极驱动与损坏时脉宽的关系(+V_G损坏时脉宽变窄)等原因,驱动电路的设计考虑门极信号受主电流的影响,这种影响将使负载短路波形变差。而驱动模块具有良好的驱动性能。下面简单介绍东芝公司生产的与本公司IGBT配套使用的TF1205、TF1206驱动模块和富士开发的IGBT驱动模块,以供国内设计和生产IGBT驱动模块时参考使用。     

采用电压箝位控制实现串联IGBT的动态均压

IGBT串联应用时面临的最大难题是动态均压。本文研究了电压箝位控制方法,它将IGBT的集?射电压变化快速反馈至门极,改变门极驱动电压的大小,从而将集?射电压实时箝位于控制阈值之内,实现串联IGBT的动态均压。本文通过2个和8个IGBT串联的实验,验证了该方法的有效性。     

IGBT的驱动保护电路

本文介绍了IGBT门极驱动保护电路的分类,分析了IGBT驱动保护电路的发展趋势,对常用IGBT驱动器如光耦隔离型、变压器隔离型等典型电路进行了分析,并将市场上常用厂家生产的IGBT驱动器工作参数和性能进行了比较,结合对工程实践中IGBT故障的分析,讨论了选用IGBT驱动器时的参考原则。     

基于光耦HCPL316J的大功率IGBT驱动电路研究

本文主要对逆变器等功率装置的IGBT驱动电路进行研究,从门极驱动电压、门极驱动电阻、驱动电路功率与IGBT的关系以及驱动保护等方面分析了驱动电路的设计。最后设计了以基于光电耦合器HCPL316J的驱动电路,计算了电路的参数。通过驱动实验和短路保护实验,验证了设计的正确性。     

IGBT驱动电路密勒效应的应对策略分析

IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力等,决定了IGBT的静态与动态特性。针对IGBT在开通和关断时,密勒效应对驱动的影响及其应对策略进行研究和分析。分析了密勒电容引起的寄生导通效应的4种应对策略,包括改变门极电阻,增加GE间电容,采用负压驱动以及有源密勒钳位技术,并分析了驱动电路中门极电阻对IGBT性能的影响。在此基础上,进行了实验对比,给出了实验分析结果。此外还对驱动与控制板的线缆连接要求进行了测试对比。实验结果表明,门极电阻的设置直接影响IGBT的开关性能,实际应用中需要综合考虑实际需求选择合适的门极电阻值来保证IGBT最优化地开通关断,密勒效应中的密勒电容对IGBT的开关性能影响非常大,驱动与控制板的线缆连接要求越短越好。     

IPM智能功率模块的设计与分析

引言 IPM智能功率模块是先进的混合集成功率器件,由高速、低功耗的IGBT芯片和优化的门极驱动以及保护电路构成.由于采用了能连续监测功率器件电流的、有电流传感功能的IGBT芯片,从而可实现高效的过流保护和短路保护.由于IPM智能功率模块集成了过热和欠压锁定保护电路,因而系统的可靠性得到了进一步提高.     

智能功率模块

IPM（智能功率模块,Intelligent Power Modules）是为满足应用及市场需求,IGBT芯片为主体,将这种芯片及其门极驱动、控制和过流、过压、过热、短路、欠压锁定等多种保护与故障检测电路混合集成于一体的大功率器件,模块结合适合于工业化、标准化生产,简化应用设计,提高系统性能与可靠性,在各种电力变换中起重要作用,正逐渐成这功率器件的主流产品。     

车用大功率IGBT模块死区时间测试与研究

在车用三相逆变器模块应用中,为防止同一相的上下臂IGBT同时导通,对死区时间的影响因素进行实验分析。对此,本文以车用代表性IGBT模块——英飞凌Hybrid PACKTM2 650V/800A模块——为例,通过双脉冲实验台架,以单一变量法分别测试了不同母线电压、通态电流、温度以及门极电阻下的死区时间。实验结果表明:死区时间与电流近似呈指数和双曲线复合关系,与直流母线电压近似呈线性关系,与温度二次相关,与门级电阻二次相关。所得结论可为Hybrid PACKTM2控制算法中的死区时间设置提供参考,以便提高模块的输出效率。     

赛米控在焊接及切割展会上展出了融合了最新的SPT＋芯片技术的SEMiX系列IGBT和整流器模块

5月16日，赛米控在珠海焊接及切割展会上展出了融合了最新的SPT＋芯片技术的SEMiX系列IGBT和整流器模块。这种软穿通（SPT）芯片设计是基于平板-门极／穿通的IGBT技术，这种芯片技术的优点在于：更低的开关损耗，更大的芯片面积，正的温度系数和低廉的晶片生产成本以及最适合焊接应用的高开关频率。     

高压大功率IGBT驱动模块的技术特点

IGBT驱动模块对IGBT的功耗和可靠性会产生重要影响，对大功率IGBT驱动模块的技术特点作了详细的分析，列出了设计的关键点，并介绍了大功率IGBT驱动模块的技术发展趋势。     

牵引用3 300 V平面栅IGBT栅极台面结构研究

针对机车牵引用3 300 V/1 500 A IGBT功率模块,采用TCAD仿真工具研究了不同栅极结构对器件静态和动态参数的影响。当平面栅IGBT采用栅极台面结构且台面厚度逐渐降低时,器件的静态阻断电压提高,开关损耗降低,但是器件的开关时间增加;此外,关断时过快的dv/dt会引起栅极电压振荡,开启时过快的di/dt会引起很大的电流过冲,导致器件应用的可靠性降低。在机车牵引的应用环境下,IGBT的栅极结构参数需要从电学参数和可靠性两个方面进行折中设计。     

A novel gate geometry for the IGBT: the trench planar insulatedgate bipolar transistor (TPIGBT)

This letter demonstrates a simple way to improve the performance of a planar, fine lithography insulated gate bipolar transistor (IGBT), by incorporating a trench gate between the cathode cells. The results of this new trench-planar IGBT (TPIGBT) clearly demonstrate a significant reduction in the voltage drop without degrading the breakdown voltage. The switching analysis indicates that the TPIGBT represents a good trade-off between planar and trench structures. By separating the trench gate requirements away from the cathode cells, the technology development cycle and costs can be reduced. Furthermore, the reduced cell-width and the shallow trench presents TPIGBT as a cost-effective structure for high-voltage applications     

3300 V p+深阱平面栅非穿通IGBT特性

高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)存在寄生晶闸管,易发生闩锁失效.对p+深阱的参数进行了优化,制备了3 300 V p+深阱平面栅非穿通IGBT (NPT-IGBT).对NPT-IGBT的静态特性进行了仿真,结果表明,当p+结深约为5.5 μm,p+深阱距离多晶硅5μm时,p+深阱并未影响到沟道处p阱掺杂浓度,对IGBT静态特性无明显影响.制备了不同p+深阱注入剂量的IGBT芯片,并将芯片封装为模块,分别进行常温和高温下的静态和动态参数测试.测试结果表明,当p+深阱剂量低时,常温下模块关断失效;而p+深阱剂量增大时可通过常温、高温开关测试,并通过10μs短路测试.p+深阱注入剂量对静态特性无明显影响,对动态特性改善明显,可满足应用要求.     

4500V SPT IGBT 动静态损耗优化

本文关注高压IGBT动静态性能的优化。对4500V增强型平面IGBT进行研究,该结构在阴极一侧具有载流子存储层。其中垂直结构采用软穿通(SPT)结构,顶部结构采用增强型平面结构,该结构被称为SPT IGBT,仿真结果显示4500V SPT 具有软关断波形,与SPT结构相比提升了导通压降和关断损耗之间的折衷关系。同时,对不同载流子存储层掺杂浓度对动静态性能的影响也进行了研究,以此来优化SPT IGBT的动静态损耗。     

一种新型智能功率模块（IPM）

介绍一种新型智能功率模块的功能、工艺及应用。该功率模块将多块IGBT芯片与其栅极驱动电路、短路保护、过流（OC）保护、过温（0T）保护、欠压（UV）锁定电路等集成封装于一体,具有供电简单、开关速度高、死区时间小、驱动效率高的特点。在技术方面,对IGBT芯片、续流二极管芯片（FWD）、控制驱动电路及封装结构等方面采取了多种优化处理措施,从而使其具有很高的性能价格比。     

IGBT芯片参数对瞬态均流特性的影响

IGBT模块一般采用多芯片并联的方式进行封装,但由于模块参数、驱动控制等差异,模块内部存在电流分布不均衡的问题。相比于稳态电流分布,瞬态电流分布的影响因素众多,是研究的热点。针对IGBT的芯片参数开展了模块内部各支路瞬态电流分布特性的研究。通过建立IGBT芯片模型及芯片并联的瞬态电路分析模型,计算单一芯片参数与多种芯片参数作用下IGBT模块的瞬态电流分布,提出新的适用于芯片支路瞬态均流分析的评价指标,得到了IGBT芯片参数对并联瞬态均流影响的规律。研究结果表明阈值电压、跨导和栅极电阻是对瞬态均流影响最大的3个芯片参数,且需要关注阈值电压与跨导的共同影响。研究结果对IGBT的芯片筛选及并联后的瞬态均流计算具有指导意义。     

基于SKYPER^TM32的IGBT驱动电路的设计

详细介绍了一种新型的适用于高压IGBT的驱动模块的内部结构和工作特点．SKYPERTM32驱动模块工作频率高，驱动电流大，具有完善的短路保护及短脉冲抑制功能。并介绍了该模块在基于飞轮储能系统的动态电压恢复器中的应用。结果表明，SKYPERTM32是性能优良的新型IGBT驱动模块。     

基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计。将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构。通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3℃,最大热应力下降超过30 MPa。     

Monitoring chip fatigue in an IGBT module based on grey relational analysis

Chip fatigue inside an insulated gate bipolar transistor (IGBT) module is a kind of incipient defect. It can be considered as an indication of the impending failure, and is utmost important for the safe operation of IGBT modules. Therefore, monitoring the chip fatigue is one of crucial measures to enhance the operating reliability of IGBT modules. This paper presents a prognostic approach for the chip fatigue based on grey relational analysis (GRA), which uses dynamic change of the gate voltage as precursor parameter. This dynamic change is caused by aging of the intrinsic parasitic elements involved in gate drive circuit, which reflect the advent of chip fatigue. Grey relational grade is employed in this proposed prognostic approach to quantify the extent of those dynamic changes by little data, and find out potential chip fatigue. Then the operator would have a chance to schedule the maintenance and replace defective IGBT modules timely to avoid wear out. So it can be seen as a prefault diagnostic method. Finally, a confirmatory experiment is also carried out, and the correctness of the proposed approach is verified.     

具有P型浮空区的槽栅IGBT结构

本文提出了一种具有P型浮空层的新型槽栅IGBT结构,它是在之前所提的一种积累层沟道控制的槽栅IGBT(TAC-IGBT)基础之上引入了一浮空P型层。此结构在维持原有TAC-IGBT低的正向导通压降和更大正向偏置安全工作区（FBSOA）的同时,减小了器件的泄漏电流,提高了器件的击穿电压,也使得器件的短路安全工作区大大提高,且制造简单,设计裕度增大。仿真结果表明：对于1200V的IGBT器件,具有P型浮空层的新型槽栅IGBT结构漏电比TAC-IGBT小近一个量级,击穿电压提高近150V。