绝缘栅双极型晶体管

摘要： 中国南方电网公司粤港澳大湾区直流背靠背广州工程正式投运。该系列工程建成后,将显著提升广东电网电力供应和配置能力,预计2022年支撑西电东送电量将不低于1883亿千瓦时。南方电网广东电网基建部副总经理谢榕昌表示:“大湾区直流背靠背工程有非常多的创新,它是世界上最先进的新一代柔性直流背靠背工程,具备异同步联络、容量最大并在直流多馈入负荷中心分区互联等多项世界领先技术。同时,广州工程也首次实现了绝缘栅双极型晶体管(以下简称IGBT)国产化比例至50%。”

摘要： 由温度过高引起的IGBT器件失效率高达55%,提高散热器的散热效率是保证IGBT器件安全可靠运行的基础。通过对IGBT模块水冷散热进行理论分析,提出基于流场-温度场耦合的温升计算方法,并利用仿真软件对IGBT模块进行流场-温度场耦合计算,之后搭建温升试验平台,用小电流饱和压降法测量芯片温度,与仿真结果进行对比,误差在5%以内,最后对散热器结构进行优化设计。分析结果得出IGBT模块产生的热量从上往下、从中间向四周扩散传播,最高结温小于工作的极限温度,且优化后的散热器散热效果提升明显。基于耦合场数值计算的方法对大功率IGBT模块温升及散热进行分析,能得到流体流动情况和温度分布情况,再通过温升试验对比分析,可为散热器结构的优化设计提供依据。

摘要： 针对覆铜陶瓷板(DBC)展开设计,以4500 V高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为研究对象,提出了一种多物理场耦合下的高压封装设计思路。首先得到了DBC结构与三相点处电场强度的关系,并建立了DBC热阻和寄生参数的数学模型,采用Fmincon算法优化DBC结构参数,在保证绝缘及电磁性能基础上尽可能减小DBC带来的热阻。接着通过有限元仿真验证了优化后模块结壳热阻降低了13%,同时优化后模块内三相点周围最大电场强度下降。最后对所设计的高压IGBT模块进行封装与测试,在10kV绝缘耐压测试中证明了高压模块良好的绝缘性能,并在2800V/30A条件下证明了其良好的开关性能,对其进行瞬态热阻测试证明其较好的散热性能。

摘要： 以某纯电动汽车集成电驱系统为研究对象,为提升纯电动汽车续驶里程,综合分析集成电驱系统效率提升方法,针对当前较少研究的电机控制器领域,文章建立绝缘栅双极型晶体管功率损耗模型,提出基于空间矢量脉冲宽度调制的变开关频率优化算法。仿真结果表明,变开关频率优化算法相比固频算法开关损耗可降低49.46%~50%,进一步台架试验及整车续航测试结果表明,优化后电驱系统在中国轻型汽车行驶工况下的驱动综合效率提升了1.04%,整车续航里程提升了25.86km,为集成电驱系统效率提升及其电动汽车续航里程提升提供理论与实践参考。

摘要： 针对逆变器核心部件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)发生老化失效故障时会影响电力系统稳定运行的问题,为减少老化失效造成的损失并及时进行维护,提出了一种基于时间卷积网络(TCN)的IGBT老化故障预测方法。首先采用NASA研究中心发布的加速老化数据集,确定以集电极-发射极关断尖峰电压作为老化失效特征参数;然后经过剔除异常值、指数平滑等方式处理数据,并输入到构建好的TCN模型中;最后利用两项性能评价指标实现对老化失效特征参数的预测。实验结果表明,文中所提方法预测的均方根误差为0.0258,平均绝对误差为0.0216,相比于长短时记忆网络模型、TCN模型的相对预测精度可提高到26%。

摘要： 针对ACPL-32JT隔离光耦驱动芯片高集成度所带来的驱动隔离电源输出电压偏差大、不可调的问题,对其实际应用的电路参数进行了修正。通过对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)门极驱动导通电压的测试验证,证明了修正后的电路能够有效地解决输出电压偏差大的问题,使电机控制器在批量生产过程中的稳定性与可靠性得到了有效的保障。

摘要： 逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)以其良好的软关断特性、短路特性以及良好的功率循环特性等优点,成为现在半导体功率器件技术领域研究的热点。RC-IGBT在拥有众多优点的同时,最典型的问题就是电压回跳现象,如何抑制或消除器件开启初期固有的回跳现象是RC-IGBT器件领域的技术关键。通过对RC-IGBT领域的国内外专利申请进行整理、分析,具体介绍了解决RC-IGBT器件回跳问题的五个主要技术分支:引导IGBT区法、阻断电子电流法、强化集电极短路电阻法、超结结构法、绝缘分离法,并展示了相应的典型器件结构、工作原理及其技术效果,为完全消除RC-IGBT的回跳现象以提升器件整体性能指明了技术发展方向。

摘要： 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块以其驱动简单、功率等级高、功耗小、热稳定性好等优点,被广泛应用于光伏发电、航空航天、电动汽车、船舶等各类电力电子设备中。IGBT模块作为电力电子设备的核心部件,其可靠性一直都是制造商与用户重点关注的问题,而结温波动被认为是导致IGBT模块失效的主要原因。因此,如何估算或测量IGBT模块的结温是研究IGBT模块可靠性的重点。此处对常见的热敏感电参数(TSEP)进行分析,并通过IGBT模块双脉冲测试平台进行了实验对比,实验结果表明相比较于其他TSEP,关断时间对结温的灵敏度更高,线性度更好,为最佳TSEP。

摘要： 控制电路在上电与掉电的过程中存在暂态过程,此时绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动信号容易失控,若主电路支撑电容已完成充电,会导致主电路短路故障。针对此问题,为防止暂态过程中IGBT的误触发,需要对驱动信号进行控制。简单有效的方法为,在暂态过程中产生一个使能信号,使能信号禁止IGBT驱动信号输出,待控制器稳定以后才使能IGBT驱动信号。此处采用比较器LM393D和芯片SN55452BP设计了一种上电顺序简单、易于实现和可靠性高的保护电路。经过仿真验证与实验测试,保护电路能够有效地抑制控制电路暂态的影响,避免开关误触发等问题。

摘要： 连铸电磁搅拌专用变频电源在连铸工艺中有助于改善铸坯质量。逆变模组是连铸电磁搅拌专用变频电源的核心部件,验证其IGBT及IGBT驱动电路是否满足实际工况条件下应用所需的各项性能指标是搅拌电源成败的关键。设计一套三相进线电压有效值为AC 500 V,逆变模组额定输出电流有效值为800 A,频率为1~16 Hz的电磁搅拌专用变频电源时,首先分析逆变模组中IGBT的性能参数,然后采用IGBT测试方法验证逆变模组中选择的两种IGBT应用效果。试验结果表明,两种IGBT都满足实际应用要求,分别将FF1400R12IP4双管IGBT和2MBI1400VXB-120P-54双管IGBT作为该逆变模组的最优开关功率器件和备选开关功率器件。

摘要： 能效作为电磁灶的一项重要性能参数受国标管控,研究电磁灶能效关键制约因素对提高能效有着重要意义,从分析和实测中可得出电磁灶能耗除用于食物加热外,其他能量主要是被线圈盘和功率开关器件IGBT所消耗掉的,同时为了给功率器件强制散热,散热风扇又会消耗一定电能,结合理论与实际可知在设计电磁灶时需要重点减少线圈盘的自身发热和减少IGBT的损耗以达到能效提升的目的,线圈盘需重点关注直流电阻和交流电阻的降低及品质因素Q值的提升,与其结构设计和绕制工艺路径都有重要关系;IG-BT需重点关注导通损耗和关断损耗的降低,其主要与元件选型、电路设计和程序设计相关.

摘要： 能效作为电磁灶的一项重要性能参数受国标管控,研究电磁灶能效关键制约因素对提高能效有着重要意义,从分析和实测中可得出电磁灶能耗除用于食物加热外,其他能量主要是被线圈盘和功率开关器件IGBT所消耗掉的,同时为了给功率器件强制散热,散热风扇又会消耗一定电能,结合理论与实际可知在设计电磁灶时需要重点减少线圈盘的自身发热和减少IGBT的损耗以达到能效提升的目的,线圈盘需重点关注直流电阻和交流电阻的降低及品质因素Q值的提升,与其结构设计和绕制工艺路径都有重要关系;IG-BT需重点关注导通损耗和关断损耗的降低,其主要与元件选型、电路设计和程序设计相关.

摘要： 能效作为电磁灶的一项重要性能参数受国标管控,研究电磁灶能效关键制约因素对提高能效有着重要意义,从分析和实测中可得出电磁灶能耗除用于食物加热外,其他能量主要是被线圈盘和功率开关器件IGBT所消耗掉的,同时为了给功率器件强制散热,散热风扇又会消耗一定电能,结合理论与实际可知在设计电磁灶时需要重点减少线圈盘的自身发热和减少IGBT的损耗以达到能效提升的目的,线圈盘需重点关注直流电阻和交流电阻的降低及品质因素Q值的提升,与其结构设计和绕制工艺路径都有重要关系;IG-BT需重点关注导通损耗和关断损耗的降低,其主要与元件选型、电路设计和程序设计相关.

摘要： 能效作为电磁灶的一项重要性能参数受国标管控,研究电磁灶能效关键制约因素对提高能效有着重要意义,从分析和实测中可得出电磁灶能耗除用于食物加热外,其他能量主要是被线圈盘和功率开关器件IGBT所消耗掉的,同时为了给功率器件强制散热,散热风扇又会消耗一定电能,结合理论与实际可知在设计电磁灶时需要重点减少线圈盘的自身发热和减少IGBT的损耗以达到能效提升的目的,线圈盘需重点关注直流电阻和交流电阻的降低及品质因素Q值的提升,与其结构设计和绕制工艺路径都有重要关系;IG-BT需重点关注导通损耗和关断损耗的降低,其主要与元件选型、电路设计和程序设计相关.

摘要： 能效作为电磁灶的一项重要性能参数受国标管控,研究电磁灶能效关键制约因素对提高能效有着重要意义,从分析和实测中可得出电磁灶能耗除用于食物加热外,其他能量主要是被线圈盘和功率开关器件IGBT所消耗掉的,同时为了给功率器件强制散热,散热风扇又会消耗一定电能,结合理论与实际可知在设计电磁灶时需要重点减少线圈盘的自身发热和减少IGBT的损耗以达到能效提升的目的,线圈盘需重点关注直流电阻和交流电阻的降低及品质因素Q值的提升,与其结构设计和绕制工艺路径都有重要关系;IG-BT需重点关注导通损耗和关断损耗的降低,其主要与元件选型、电路设计和程序设计相关.

摘要： IGBT模块是车用电机控制器的主要热源,采用何种冷却结构将其产生的热量有效的散发出去,对提高产品的可靠性具有重要意义.本文设计了三种不同流道结构的水冷板,使用Icepak软件分别进行热仿真分析.通过对仿真结果的比较分析,确定了冷却效果最优的水冷板结构,大大缩短了研发周期,降低了研发成本.

摘要： IGBT模块是车用电机控制器的主要热源,采用何种冷却结构将其产生的热量有效的散发出去,对提高产品的可靠性具有重要意义.本文设计了三种不同流道结构的水冷板,使用Icepak软件分别进行热仿真分析.通过对仿真结果的比较分析,确定了冷却效果最优的水冷板结构,大大缩短了研发周期,降低了研发成本.

摘要： IGBT模块是车用电机控制器的主要热源,采用何种冷却结构将其产生的热量有效的散发出去,对提高产品的可靠性具有重要意义.本文设计了三种不同流道结构的水冷板,使用Icepak软件分别进行热仿真分析.通过对仿真结果的比较分析,确定了冷却效果最优的水冷板结构,大大缩短了研发周期,降低了研发成本.

摘要： IGBT模块是车用电机控制器的主要热源,采用何种冷却结构将其产生的热量有效的散发出去,对提高产品的可靠性具有重要意义.本文设计了三种不同流道结构的水冷板,使用Icepak软件分别进行热仿真分析.通过对仿真结果的比较分析,确定了冷却效果最优的水冷板结构,大大缩短了研发周期,降低了研发成本.

摘要： IGBT模块是车用电机控制器的主要热源,采用何种冷却结构将其产生的热量有效的散发出去,对提高产品的可靠性具有重要意义.本文设计了三种不同流道结构的水冷板,使用Icepak软件分别进行热仿真分析.通过对仿真结果的比较分析,确定了冷却效果最优的水冷板结构,大大缩短了研发周期,降低了研发成本.

摘要： 本发明提供能够改善逆导型绝缘栅双极型晶体管电流回跳现象，并且提高关断速率，改善耐压的半导体器件。该半导体具备：P型衬底上设有埋氧层，其上设有漂移区，漂移区包含对角设置的第一N型漂移区与第一P型漂移区，以及对角设置的第二N型漂移区与第二P型漂移区；在第一N型漂移区和第二P型漂移区内设有P型体区，在P型体区内设有N型发射极区和P型集电极区，以及用于连接两者的阴极金属，且在P型体区的上表面上设有阴极栅氧化层及阴极多晶硅层；在第一P型漂移区与第二N型漂移区内设有N型体区，在N型体区内设有N型集电极区和P型发射极区，以及用于连接两者的阳极金属，且在N型体区的上表面上设有阳极栅氧化层及阳极多晶硅层。

摘要： 一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，属于半导体功率器件领域。本发明克服了传统结构中N型电荷存储层的不利影响，获得更加优异的耐压性能，相比传统方式而言，解决了采用加深沟槽栅深度和减小元胞宽度致使器件的开关性能、导通压降和开关损耗折中特性以及可靠性受损的问题。本发明通过在P型体区上引入串联二极管结构，使得MOSFET的沟道电压拑位在很小的值，从而减小了器件饱和电流密度，改善了器件的短路安全工作区；通过在沟槽栅结构中引入分裂电极和分裂电极介质层，在保证了器件阈值电压和开关速度的同时提高了器件开关性能；浮空P型体区改善了器件正向导通压降与开关损耗的折中特性。另外，本发明提出CSTBT器件的制作工艺与传统制作工艺兼容。

摘要： 一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，属于半导体功率器件领域。本发明通过在传统CSTBT器件结构的N型漂移区中引入沟槽发射极结构，并在沟槽发射极结构下方和表面依次引入P型层和串联二极管结构，同时还具有沿垂直方向部分穿入N型电荷存储层中的沟槽栅结构，通过上述改进本发明解决了传统CSTBT器件中通过提高N型电荷存储层掺杂浓度造成器件正向导通性能与耐压性能之间存在矛盾关系的问题；减小了器件的饱和电流密度，改善了器件的短路安全工作区；提高了器件的开关速度，降低了开关损耗；提高了器件的击穿电压，改善了可靠性；优化了正向导通压降与关断损耗之间的折中；同时，本发明器件的制造方法与现有CSTBT器件的制造工艺兼容。

摘要： 本申请公开了一种绝缘栅双极型晶体管的制作方法及绝缘栅双极型晶体管，包括：提供第一导电类型的半导体衬底；在半导体衬底的顶面两侧分别制作第二导电类型的基区，在两个基区分别制作第一导电类型的源区，在半导体衬底的顶面制作第一金属层和第二金属层，在第一金属层和第二金属层的表面制作保护层，其中，保护层包括对应于第一金属层的第一镂空区，第一金属层暴露于第一镂空区的部分构成发射极，在发射极的表面制作支撑层，支撑层与保护层的厚度相等，并且支撑层与保护层之间设有间隙；对半导体衬底的底面进行减薄，并依次制作第一导电类型的缓冲区、第二导电类型的集电区和集电极；去除支撑层。本申请可以提高IGBT的制作良率。

摘要： 本发明的目的在于提供一种高性能且量产性高的绝缘栅双极型晶体管器件等。在绝缘栅双极型晶体管器件中，作为多个沟槽构造，至少具有沟槽栅极、第一虚设沟槽以及第二虚设沟槽，第一虚设沟槽以及第二虚设沟槽是相邻的沟槽构造，沟槽栅极连接于栅极，第一虚设沟槽以及第二虚设沟槽连接于发射极，而没有连接于栅极，第一导电型源极层也形成于第一虚设沟槽以及第二虚设沟槽之间。

摘要： 本发明提供能够改善逆导型绝缘栅双极型晶体管电流回跳现象，并且提高关断速率，改善耐压的半导体器件。该半导体具备：P型衬底上设有埋氧层，其上设有漂移区，漂移区包含对角设置的第一N型漂移区与第一P型漂移区，以及对角设置的第二N型漂移区与第二P型漂移区；在第一N型漂移区和第二P型漂移区内设有P型体区，在P型体区内设有N型发射极区和P型集电极区，以及用于连接两者的阴极金属，且在P型体区的上表面上设有阴极栅氧化层及阴极多晶硅层；在第一P型漂移区与第二N型漂移区内设有N型体区，在N型体区内设有N型集电极区和P型发射极区，以及用于连接两者的阳极金属，且在N型体区的上表面上设有阳极栅氧化层及阳极多晶硅层。

摘要： 本发明公开一种阳极集成肖特基超势垒辅助栅的逆导型绝缘栅双极型晶体管，包括阳极接触区(1)、重掺杂第二导电类型阳极区(2)、第一导电类型阳极缓冲区(3)、第一导电类型漂移区(4)、第二导电类型阴极阱区(5)、重掺杂第一导电类型阴极区(6)、重掺杂第二导电类型阴极区(7)、阴极接触区(8)、栅极介质层(9)、栅极接触区(10)、阳极辅助栅介质层(13)、阳极辅助栅接触区(14)和阳极肖特基接触区(15)；本发明可以消除器件导通时的负阻效应，提高器件的工作稳定性，获得更好的导通态损耗与关断态损耗之间的折衷关系；实现器件的逆向导通能力。

摘要： 一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，属于半导体功率器件领域。本发明克服了传统结构中N型电荷存储层的不利影响，获得更加优异的耐压性能，相比传统方式而言，解决了采用加深沟槽栅深度和减小元胞宽度致使器件的开关性能、导通压降和开关损耗折中特性以及可靠性受损的问题。本发明通过在P型体区上引入串联二极管结构，使得MOSFET的沟道电压拑位在很小的值，从而减小了器件饱和电流密度，改善了器件的短路安全工作区；通过在沟槽栅结构中引入分裂电极和分裂电极介质层，在保证了器件阈值电压和开关速度的同时提高了器件开关性能；浮空P型体区改善了器件正向导通压降与开关损耗的折中特性。另外，本发明提出CSTBT器件的制作工艺与传统制作工艺兼容。

摘要： 一种沟槽栅电荷储存型绝缘栅双极型晶体管及其制造方法，属于半导体功率器件领域。本发明通过在传统CSTBT器件结构的N型漂移区中引入沟槽发射极结构，并在沟槽发射极结构下方和表面依次引入P型层和串联二极管结构，同时还具有沿垂直方向部分穿入N型电荷存储层中的沟槽栅结构，通过上述改进本发明解决了传统CSTBT器件中通过提高N型电荷存储层掺杂浓度造成器件正向导通性能与耐压性能之间存在矛盾关系的问题；减小了器件的饱和电流密度，改善了器件的短路安全工作区；提高了器件的开关速度，降低了开关损耗；提高了器件的击穿电压，改善了可靠性；优化了正向导通压降与关断损耗之间的折中；同时，本发明器件的制造方法与现有CSTBT器件的制造工艺兼容。

摘要： 本实用新型提供了绝缘栅双极型晶体管（10）的散热器（20）包括一个散热体（210）和一个导热连接垫圈（220）。其中，散热体设有可盛放冷却介质的盛放槽（212）。导热连接垫圈具有弹性，导热连接垫圈敷设在盛放槽的开口端边缘处。本实用新型还提供了使用该绝缘栅双极型晶体管的晶体管散热器组件。使用绝缘栅双极型晶体管散热器及其散热组件，降低整个散热器的加工精度，简化了整个散热器的组装工艺，进一步提高了散热器的散热能力。