電力半導體模組

電力半導體模組是分立半導體器件的經一步發展，它是現代電力電子設備的主要器件。電力電子半導體器件在現代電力電子技術中占據著重要的地位，它正向高頻化、大功率化、智慧型化和模組化方向發展，其中模組化套用更為深入。電力半導體模組產品廣泛用於建築、通信、電力、電子、化工、機械等領域。

電力半導體模組的使用環境條件

a) 使用環境應無劇烈振動和衝擊，環境介質中應無腐蝕金屬，破壞絕緣的雜質和氣氛； 　b) 模組的工作溫度：晶閘管-40℃～+125℃，整流管-40℃～+150℃（均為結溫）環境相對濕度≤85%，海拔1000米以下； 　c) 模組採用強迫風冷時，風速應為6米/秒，環境溫度-40℃～+40℃，水冷模組水流量不小於4×103ml/min，進水溫度：-5℃～35℃；

電力半導體模組使用注意事項

1、 短路電流保護； 　2、 阻容吸收迴路作過壓保護； 　3、門極觸發特性，應滿足； 　4、使用頻率； 　5、 溫度保護；

電力半導體模組的特點

1、體積小 　2、外殼與電極絕緣 　3、可靠性高 　4、安裝方便

電力半導體模組的發展趨勢

(1) 電力電子半導體模組化： 　模組化，按最初的定義是把兩個或兩個以上的電力半導體晶片按一定的電路結構相聯結，用rtv、彈性矽凝膠、環氧樹脂等保護材料，密封在一個絕緣的外殼內，並且與導熱底板相絕緣而成的。 　自從模組原理引入電力電子技術領域以來，已開發和生產出多種內部電路相聯接形式的電力半導體模組，諸如雙向晶閘管、電力mosfet以及絕緣柵雙極型晶閘管(igbt)等模組，使得模組技術得以更快的發展。 　伴隨著mos結構為基礎的現代半導體器件研發成功，人們把器件晶片與控制電路、驅動電路、過壓、過流、過熱和欠壓保護電路以及自診斷電路組合起來，密封裝在同一絕緣外殼內稱之為智慧型化電力半導體模組，即ipm。 　為了提高整個系統的可靠性，以適應電力電子技術向高頻化、小型化、模組化方向發展。在ipm的基礎上，再增加一些逆變器的功能，使逆變電路(ic)的所有器件以晶片形式封裝在一個模組中，便成為用戶專用電力模組(aspm)，這樣的模組更有利於高頻化。 　為了能使邏輯電平為幾伏、幾毫安的積體電路ic與幾百伏、幾千伏的電力半導體器件相集成，以滿足電力事業的發展，人們採用混合封裝方法製造出能適應於各種場合的集成電力電子模組(ipem)。 　(2) 智慧型晶閘管模組： 　晶閘管智慧型模組itpm(intelligent thyristor power mudule)，是把晶閘管主電路和移相觸發系統以及過電流、過電壓保護、感測器等共同封裝在一個塑膠外殼內製成的，使有關電路成為了一個整體。該晶閘管是電流控制型電力半導體器件，需要大的脈衝觸發功率才能驅動晶閘管，該模組做起來具有一定難度。 　(3) igbt智慧型模組： 　80年代，絕緣柵雙極電晶體igbt器件研發成功。由於igbt器件具有電壓型驅動、驅動功率小、開關速度高、飽和壓降低以及可耐高電壓、大電流等一系列套用上的優點，並可用ic來實現驅動和控制，進而發展到集成igbta晶片、快速二極體晶片、控制和驅動電路、過壓、過流、過熱和欠壓保護電路，箱位電路以及自診斷電路等封裝在同一絕緣外殼內，具有智慧型化的igbt模組(ipm)。它為電力電子逆變器的高頻化、小型化、高可靠性和高性能創造了器件基礎。 　(4) 通信電源模組： 　現今電力電子技術在電源模組中發展的趨勢是低電壓、大電流。在次級整流電路中選用同步整流技術成為一種高效、低損耗的方法。由於功率moseft的導通電阻很低，能提高電源效率，因而在採用隔離buck電路的dc/dc變換器中已開始套用。同步整流技術是通過控制功率moseft的驅動電路，實現整流功能的技術。一般驅動頻率固定，大約可達200khz以上，門限驅動可以採用交叉合(crosscoupled)或外加驅動信號配合死區時間控制實現。同步整流技術不僅提高了電源效率，而且給通信電源模組帶來了新的進步，使得同步整流成為一種主流電源技術，套用於廣泛的工業生產領域。