摘要：本文讨论IGBT²、IGBT³以及SEMITRANS®模块采用的新IGBT4半导体技术之间的区别，并展示在某些情况下新IGBT4技术所带来的性能提升。

第1页:半导体开关中的IGBT和二极管 第2页:模块外壳的要求

　　
　　3.模块外壳的要求
　　
　　表2显示了SEMITRANS®模块外壳的主要参数和这些参数对最终产品性能所产生的影响的详细信息。

表2：模块外壳属性及所产生的影响

    3.1端子电阻
　　
　　模块的端子电阻影响电路的工作效率。在图2所示的例子中，导通损耗比SEMITRANS®高11%。这相当于一个每相绝对值约90W，三相共270W的功率变频器。

　　
　　图2：高端子电阻的影响
　　

    3.2热阻
　　
　　这一参数影响最大允许功率损耗，从而也影响模块中IGBT和二极管的最大允许的集电极电流。下列因素对决定热阻的大小至关重要：
　　
　　芯片尺寸（面积）
　　
　　模块设计（焊接、陶瓷基板（DCB）、基板）
　　
　　系统设计（导热硅脂，散热器）
　　
　　不考虑半导体的成本，其通常会占到模块总成本的50%以上，外壳的选择会对模块的额定电流产生巨大的影响。文献[2]描述了确定热阻的过程。
　　
　　3.3绝缘强度
　　
　　用于焊接半导体芯片的陶瓷基板的厚度和类型，以及软模的特性在很大程度上影响SEMITRANS®模块的绝缘强度。
　　
　　3.4开关电感LCE及其实际效果
　　
　　电感LCE对IGBT关断时产生的过电压来说是一个重要的参数，如以下公式所示：
　　
　　在实际中,高电感与关断期间所产生的高过电压一样，都是不利的。高电感意味着器件的最大反向电压会很快达到。尤其在高直流母线电压的情况下，更是如此。这些情况是可能发生的，例如，通过甩负荷或在功率回馈模式下。当使用低电感模块时，可以实现高可靠性和最高效率。图3显示SEMITRANS®3和与其作对比的不同形状封装“C”之间的差异。由于模块的电感小，SEMITRANS®3在芯片的最大反向电压达到之前可切换的电流值要高30%。受益于主端子加上用于DCB的对称并联设计，SEMITRANS®模块可实现低电感（请注意，依托模块电感，半导体芯片上实际产生的电压永远高于端子上产生电压）。

　　
　　图3：模块电感对最大关断电流的影响

　　3.5并联时芯片的对称电流分布
　　
　　SEMITRANS®模块中，并联了多达8个芯片（IGBT和二极管）（见表2）。二极管并联尤其具有挑战性，因为Vf的负温度系数会降低额定电流.为此，SEMIKRON开发了定制解决方案，满足高功率应用（为静态和动态功率分配进行了优化）及高直流环母线电压应用（在关断时动态过电压限制)。进一步信息可在文献[1]中找到。
　　
　　3.6多模块的并联
　　
　　对于几个模块并联的情况，功率降额必须尽可能低。此时，IGBT参数VCEsat的正温度系数具有正面的影响.对于二极管的情况，可以采取3.5中描述那些步骤。4.展望未来
　　
　　得益于采用了第四代沟槽栅IGBT和CAL二极管的新1200V模块，与同功率等级的其它模块相比，新系列模块所带来的性能提升不仅取决于采用了新一代的芯片而且还取决于低的端电阻和相对较低的杂散电感。通过完善模块技术参数，一代又一代的半导体芯片能够持续享受成功。
　　
　　责任编辑：Kelly