IGBT半橋模塊寄生電感的研究與優(yōu)化.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)等高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合，電力電子變流裝置在工作過程中所處理的電壓與電流等級(jí)急劇上升，大功率變流器對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的功率等級(jí)要求越來越高。當(dāng)單個(gè)器件不能滿足應(yīng)用的需求時(shí)，使用內(nèi)部封裝有兩個(gè)或多個(gè)器件的功率模塊是當(dāng)前應(yīng)對(duì)大電流高功率應(yīng)用需求的一個(gè)重要方向。
　　絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,InsulatedGateBipolarTransistor)作為一種新型的全控型器件，具有許多優(yōu)于其他電

2、力電子器件的特性，IGBT功率模塊廣泛應(yīng)用于電力電子變流裝置中，其性能影響著變流裝置的電磁特性、工作可靠性、體積等問題。因此，對(duì)IGBT功率模塊的結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行研究非常有必要并且具有重要的意義，論文重點(diǎn)研究了IGBT半橋模塊的寄生電感相關(guān)問題。
　　本文從分析一系列IGBT功率模塊出發(fā)，研究了其基本特性，包括三維結(jié)構(gòu)特性、熱學(xué)特性及電氣特性，并且利用有限元軟件ANSYS對(duì)模塊的熱傳遞過程進(jìn)行了仿真。然后，對(duì)IGBT半橋模塊寄生電感

3、的作用機(jī)理進(jìn)行研究。針對(duì)寄生電感在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)引起芯片過電壓及較大的關(guān)斷損耗、電磁干擾等問題，設(shè)計(jì)了一種采用新型芯片布局方式的IGBT半橋模塊結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)考慮了半橋模塊在電力電子電路中的工作方式與模塊內(nèi)部各元件的工作狀態(tài)，將工作在同一換流回路中的各元件放置在一起，減小了模塊內(nèi)部換流通路的長(zhǎng)度，從而減小其帶來的寄生電感值。為了驗(yàn)證新設(shè)計(jì)的有效性，制作了具有相同封裝尺寸的新型及傳統(tǒng)型IGBT半橋模塊，本文基本覆蓋了IGBT半橋模塊制作的全部