[發明專利]一種壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺及測量方法

有效

• 申請號: 202011452092.9
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112630615B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 彭程;詹雍凡;范迦羽;李學寶;趙志斌;崔翔;馬慧遠
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網北京市電力公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺及測量方法，包括：壓力夾具，施壓裝置，壓力傳感器，壓力均衡裝置，第一、第二環氧樹脂板，壓接型IGBT芯片，加熱板，碟簧，疊層母排，母線電容，負載電感，續流二極管，直流電壓源，驅動脈沖生成器，電流和電壓測量裝置；母線電容連直流電壓源；疊層母排連直流電壓源和續流二極管；續流二極管連壓接型IGBT芯片；負載電感連續流二極管；驅動脈沖生成器連壓接型IGBT芯片；壓接型IGBT芯片連直流電壓源；碟簧、第一環氧樹脂板、加熱板、壓接型IGBT芯片、第二環氧樹脂板、壓力均衡裝置、壓力傳感器、施壓裝置從下到上依次堆疊；壓力夾具固定該疊層結構。本發明能測量壓接型IGBT芯片在電?熱?力綜合影響下的動態特性。

技術領域

本發明涉及電力電子技術測量領域，特別是涉及一種壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺及測量方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor簡稱IGBT)自上世紀八十年代被發明以來，經過幾十年的發展，已經成為功率半導體器件的主流，在電力變換領域占據了非常重要的地位。

相比于傳統的焊接型IGBT模塊，壓接型IGBT器件依靠機械壓力將內部IGBT芯片并聯連接在一起，取消了焊接型IGBT模塊中常用的綁定線連接，使其具有雙面散熱、失效短路、功率密度大等優點，在高壓大功率領域得到了廣泛的應用。雖然壓接型IGBT器件有諸多優點，但對功率芯片研發和封裝集成技術也提出了諸多挑戰。難點之一是復雜電-熱-力條件下器件內部大量IGBT芯片之間的并聯均流問題。并聯均流問題可分為靜態均流和動態均流，相比于靜態均流，動態均流問題更加嚴峻。原因在IGBT芯片動態特性在生產之初便已存在一定分散性，并且與芯片工作時的溫度、機械壓力等環境變量之間具有耦合關系，因此全面研究壓接型IGBT芯片的動態特性及其影響因素對于規模化芯片并聯電流均衡具有重要意義。對此，國內外一些學者對壓接型IGBT芯片動態特性開展了理論方面的研究，通過建立內部機理模型來反映IGBT芯片的外特性，例如通過溫度改變載流子壽命影響IGBT芯片特性，通過壓力改變載流子遷移率和半導體形變勢影響IGBT芯片特性，這些模型對于推動芯片研發和封裝設計具有一定的指導意義。另外現有的商業化功率測試儀通常采用測IGBT裸片的方法，但其未能反映壓接型IGBT芯片的實際工況。根據目前的研究進展，尚未有針對壓接型IGBT芯片的動態特性實驗平臺。因此亟需研制一款綜合考慮電-熱-力影響下的壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺。

發明內容

本發明的目的是提供一種壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺及測量方法，以解決現有壓接型IGBT芯片特性實驗平臺缺少對芯片動態特性測量能力以及缺失對電-熱-力綜合影響的考慮的問題。

一種壓接型IGBT芯片動態特性實驗平臺，包括：壓力夾具，施壓裝置，壓力傳感器，壓力均衡裝置，第一環氧樹脂板，第二環氧樹脂板，壓接型IGBT芯片，加熱板，碟簧，疊層母排，母線電容，負載電感，續流二極管，直流電壓源，驅動脈沖生成器，電流測量裝置和電壓測量裝置；

所述母線電容的一端與所述直流電壓源的正極連接，所述母線電容的另一端與所述直流電壓源的負極連接；所述疊層母排的一端連接所述直流電壓源的正極，所述疊層母排的另一端連接所述續流二極管的陰極；所述續流二極管的陽極連接所述壓接型IGBT芯片的發射極；所述負載電感的一端連接所述續流二極管的陽極，所述負載電感的另一端連接所述續流二極管的陰極；所述驅動脈沖生成器的正極連接所述壓接型IGBT芯片的柵極，所述驅動脈沖生成器的負極連接所述壓接型IGBT芯片的發射極；所述壓接型IGBT芯片的發射極連接直流電壓源的負極；所述電流測量裝置的電流探頭套裝在所述壓接型IGBT芯片上；所述電壓測量裝置的正極電壓探頭連接壓接型IGBT芯片的集電極極板，所述電壓測量裝置的負極電壓探頭連接所述壓接型IGBT芯片的發射集極板；