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功率模块

基础知识
电力电子电路通常包含不止是一个单一的功率半导体器件,而几乎都是由多个半导体元器件组成。使用分立元件构成的单元,必须把它们的散热片集中到一起。因为元件的散热片是同半导体器件的一个主要端口相连接,所以当它们集中在一起时,必须进行相互隔离。连接是通过电缆或导轨形式,这种结构是非常的不经济的,在材料,体积和生产工时等方面都是十分浪费。因此,出现一种新模式,它不在依赖各种分立元
器件自己的绝缘隔离,而是把它们的芯片组装在一起,然后注入绝缘隔离物质。这种模块标出了分开的电流和散热接口,具有良好导热能力的绝缘物质既保证了内部电路的相互隔离,由能使内部元器件同外部的散热器有良好的热连接。
功率模块SEMIPACK ® 示意图
功率半导体模块可以包含功率二极管、快速二极管、晶闸管、MOSFET 或IGBT 模块。内部布线的复杂程度决定了它可实现从一个单一的半导体功能到多达二十多种功能(第2.5.2.7 章节)。此外,有些模块还含有被动元器件,如温度传感器、电阻和电容。它还能把驱动器功能集成到一起,我们称之为智能功率模块(IPM)。
最广泛被使用的是有〜/ + /- /控制连接端口的半桥模块(单臂模块,三相模块)。这种配置使它很容易完成多块模块的连接,以及同其他元器件的连接,来实现一定功能的
电路。SEMIPACK® (1975)是世界上第一块半导体功率模块,它就是利用这种结构生产的。图2.5.35 作为例子给出了这样一个晶闸管半桥模块的结构图。在这个模块芯片装在一个塑料壳中,并用硅凝胶固定,以保证绝缘。值得小心的是,红外线不能穿透所有外壳材料,这就导致了在明亮的环境,如阳光下,反向截止电流值比在黑暗中更高。它对功能和可靠性没什么影响。
晶闸管半桥模块布局示意图
除了半桥电路,模块在单相 和三相桥式整流电路,以及整流器和逆变器同样被使用。CIB 模块(Converter-Inverter-Brake)是把整流器,逆变器和隔离器集成在一起。对于一些特殊应用要求,模块会进行其他配置。
二极管和晶闸管模块系列
SEMIPACK®
SEMIPACK® 是所有功率半导体模块鼻祖。它是在1975 年由赛米控公司首先研制成功,并从那时开始整个模块系列的生产。它的负载电流从15A 到1200 A,并根据市场要求生产多个版本。所有SEMIPACK ® 都有铜质底板。
SEMIPACK 系列
SEMIPACK 技术参数

 

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