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浅述IGBT功率模块的优点及封装问题分析

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   浅述IGBT功率模块的优点及封装问题分析
  IGBT功率模块是指采用IC驱动,利用新的封装技术将IGBT与驱动电路、控制电路和保护电路高度集成在一起的模块。其类别从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。
  IGBT功率模块的可靠性,是指器件在一定时间内、一定条件下无故障的运行的能力,是IGBT功率模块重要的品质特性之一。要满足现代技术和生产的需要,获得更高的经济效益,必须使用高可靠性的产品,这样设计的IGBT功率模块才具有更高的市场竞争力。
  IGBT功率模块的驱动电路元件较少,在短路故障时只要结温不超过安全工作范围,驱动电路仍可以继续安全工作。IGBT在大电流时具有退饱和特性,可以在一定程度上保护器件过流,其它的电力电子开关器件则都不具备这种特性。总之,IGBT功率模块具有驱动简单、过压过流保护实现容易、开关频率高以及不需要缓冲电路等特性,非常适合应用在中压驱动领域。常见的IGBT功率模块的额定电压等级有600V、1200V、1700V、2500V、3300V和4500V,额定电流则可以达到2400A。虽然有更高电压等级的IGBT器件,但其电流等级却大为下降。例如,额定电压为6500V的IGBT器件的额定电流仅为650A。额定功率大的IGBT电压电流参数为3600V/1700A和4500V/1200A。
  为了使得IGBT功率模块在体积和热性能发面得到兼顾,除了继续减小器件的导通阻抗,还有两种思路。一种是加快热量从裸芯-封装体-热沉的传递速度以及封装器件对外的热传递,即增加热导率,减小热阻;另一种是减小高温对器件各部分的影响,即分析热效应。减小热阻不仅是单片封装需要考虑的问题,也是IGBT功率模块封装的基础;而从热效应出发,往往需要对研制和工艺提出很高的要求,因此从热阻出发进行热设计效率更高。





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