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功率半导体模块的发展趋势如何?

功率半导体器件以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET,常简写为功率MOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成威廉希尔官方网站 (power IC,常简写为PIC)为主。

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王丽娟

2020-4-7 16:42:12
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  • 功率半导体模块的概述
  • 功率半导体模块的重要器件
  • 功率半导体模块的发展趋势



  功率半导体模块的概述




  •   功率半导体器件以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET,常简写为功率MOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成威廉希尔官方网站 (power IC,常简写为PIC)为主。这些器件或集成威廉希尔官方网站 能在很高的频率下工作,而威廉希尔官方网站 在高频工作时能更节能、节材,能大幅减少设备体积和重量。尤其是集成度很高的单片片上功率系统(power system on a chip,简写PSOC),它能把传感器件与威廉希尔官方网站 、信号处理威廉希尔官方网站 、接口威廉希尔官方网站 、功率器件和威廉希尔官方网站 等集成在一个硅芯片上,使其具有按照负载要求精密调节输出和按照过热、过压、过流等情况自我进行保护的智能功能。国际专家把它的发展喻为第二次电子学革命。


  功率半导体模块的重要器件




  •   1、高压晶闸管
      2、用于未来能量转换中的IGBT和快速开关二极管
      3、采用超级结技术的超高速开关器件
      4、应用于高功率电源的SiC元件



  功率半导体模块的发展趋势




  •   功率电子模块的集成度
      半导体模块之间的差异,不仅仅体现在连接技术方面。另一个差别因素是附加有源和无源器件的集成度。根据集成度不同,可分为以下几类:标准模块,智能功率模块(IPM),(集成)子系统。在IPM被广泛使用(尤其在亚洲地区)的同时,集成子系统的使用只刚刚起步。
      1、智能功率模块(IPMs)
      智能功率模块的特点在于除了功率半导体器件外,还有驱动威廉希尔官方网站 。许多IPM模块也配备了温度传感器和电流平衡威廉希尔官方网站 或用于电流测量的分流电阻。通常智能功率模块也集成了额外保护和监测功能,如过电流和短路保护,驱动器电源电压控制和直流母线电压测量等。
      然而,大部分智能功率模块没有对功率侧的信号输入进行电气隔离。只有极少数的IPM包含了一个集成光耦。另一种隔离方案是采用变压器 进行隔离。
      通常,小规模的IPM的特点在于其引线框架技术。穿孔铜板用作功率开关和驱动IC的载体。通过一层薄薄的塑料或绝缘金属板进行散热。
      用于中高功率应用的IPM模块的设计特点是将模块分为两个层次。功率半导体在底部,驱动器和保护威廉希尔官方网站 在上部。本领域内名气最大的IPM是赛米控的SKiiP?,已面市超过了10年。这种无底板IPM系列产品的最大额定电流是2400A,包括一个驱动器和保护功能,加上电流传感器、电气隔离和电源。这些模块装在风冷或水冷冷却器上,并在供货前进行全面的测试。
      一个有趣的趋势是将标准模块升级为IPM。可直接或使用带驱动威廉希尔官方网站 (通过弹簧连接)的适配器板来进行升级。赛米控的SKYPERTM驱动器是这方面理想的产品。
      2、集成子系统
      所有这些IPM的共同点是真实的“智能”,即将设定点值转换成驱动脉冲序列的控制器不包含在模块中。赛米控是250kW以下转换器用集成子系统的核心制造商。SKAITM模块也是IPM,其特点是集成了DSP控制器,除脉宽调制外,还可进行其它通信任务。这些子系统也包含集成直流环节电容器,一个辅助电源,精密电流传感器和一个液体冷却器。。

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