[實(shí)用新型]一種高效功率半導(dǎo)體組合器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202021935905.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN212850441U
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一鳴;張波;魏萬(wàn)騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 錦浪科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/567
• 分類號(hào): H03K17/567;H02M1/00
• 代理公司: 無錫市匯誠(chéng)永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張靜汝

本實(shí)用新型公開一種高效功率半導(dǎo)體組合器件，包括MOS管、IGBT管和DIODE管，MOS管、IGBT管和DIODE管相互并聯(lián)。MOS管的漏極、IGBT管的集電極和DIODE管的陰極相連，MOS管的源極、IGBT管的發(fā)射極和DIODE管的陽(yáng)極相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型將MOS管、IGBT管和DIODE管三者并聯(lián)，可以發(fā)揮三者的優(yōu)點(diǎn)而避開三者的缺點(diǎn)，可以明顯降低器件損耗，提高變換器的效率。此外，本電路復(fù)合器件適用范圍廣泛，可以使用于現(xiàn)在Si IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的場(chǎng)合，例如BUCK、BOOST、APFC、INVERTER、DC/DC變換器等電能變換器。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型為電力電子器件應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種由MOS管、IGBT管和DIODE管三者并聯(lián)的高效功率半導(dǎo)體組合器件。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，各種晶體管成為非常重要的電子元件，在這之中，MOS管、IGBT管與DIODE管由于其良好的性能受到了越來越多的關(guān)注。IGBT管具有高反向耐壓和大電流特性，但是對(duì)驅(qū)動(dòng)電路要求很嚴(yán)格，并且不適合工作在高頻場(chǎng)合，一般IGBT管的工作頻率為20kHz以下。MOS管具有工作頻率高且耐高溫能力強(qiáng)，同時(shí)又具有通態(tài)電阻低和開關(guān)損耗小等特點(diǎn)，是高頻高壓場(chǎng)合功率密度提高和效率提高的應(yīng)用趨勢(shì)，但是，MOS管相對(duì)于IGBT管導(dǎo)通內(nèi)阻高，這就限制了它的應(yīng)用。因此獲得一種開關(guān)速度快且開關(guān)損耗小的電路組合器件十分重要。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種高效功率半導(dǎo)體組合器件，包括MOS管、IGBT管和DIODE管，MOS管、IGBT管和DIODE管相互并聯(lián)。MOS管的漏極、IGBT管的集電極和DIODE管的陰極相連，MOS管的源極、IGBT管的發(fā)射極和DIODE管的陽(yáng)極相連。

MOS管的漏極、IGBT管的集電極和DIODE管的陰極通過低感導(dǎo)線相連、或通過集成電路板相連、或直接相連。MOS管的源極、IGBT管的發(fā)射極和DIODE管的陽(yáng)極通過低感導(dǎo)線相連、或通過集成電路板相連、或直接相連。

MOS管的柵極和IGBT管的門極形成高效功率半導(dǎo)體組合器件的驅(qū)動(dòng)端。MOS管與IGBT管錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)，且MOS管優(yōu)先于IGBT管開通。或采用MOS管和IGBT管同時(shí)驅(qū)動(dòng)。作為復(fù)合器件的驅(qū)動(dòng)端，MOS管的柵極和IGBT管的門極并不相連，而是分別與其他電子元件相連，這樣才能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)或同時(shí)驅(qū)動(dòng)。

MOS管、IGBT管和DIODE管集成封裝，使得本實(shí)用新型更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

上述MOS管為SiC MOSFET管，IGBT管為Si IGBT管，DIODE管為SiC DIODE管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：IGBT具有如下優(yōu)點(diǎn)：高輸入阻抗，電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率可達(dá)10～40kHz，飽和壓降低，電壓電流容量較大，安全工作區(qū)寬。

SiC MOSFET管不存在開啟電壓，所以從小電流到大電流的寬電流范圍內(nèi)都能夠?qū)崿F(xiàn)低導(dǎo)通損耗。SiC MOSFET管具有工作頻率高且耐高溫能力強(qiáng)，同時(shí)又具有通態(tài)電阻低和開關(guān)損耗小等特點(diǎn)。

在電路系統(tǒng)中，溫度每升高10℃，系統(tǒng)失效的可能性就會(huì)加倍，過高的功率器件的溫升甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)電源的熱失效，應(yīng)用SiC DIODE管能降低系統(tǒng)工作溫度，提升系統(tǒng)可靠性，同時(shí)由于SiC DIODE管的正向?qū)▔航档陀赟iC MOSFET管的反并聯(lián)二極管的正向?qū)▔航担襍iC DIODE管的反向恢復(fù)特性明顯好于Si IGBT管的反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)特性，所以能顯著降低器件的工作損耗。