电力半导体模块的发展过程及新趋势

电力半导体模块的发展过程及新趋势?一种新型器件的诞生往往使整个装置系统面貌发生巨大改观，促进电力电子技术向前发展。自1957年第一个晶闸管问世以来，经过40多年的开发和研究，已推出可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极晶体管（IGBT）等40多种电力半导体器件，目前正沿着高频化、大功率化、智能化和模块化的方向发展，本文将简要介绍模块化发展趋势。?所谓模块，最初定义是把两个或两个以上的电力半导体芯片按一定电路联成，用RTV、弹性硅凝胶、环氧树脂等保护材料，密封在一个绝缘的外壳内，并与导热底板绝缘而成。自上世纪70年代SemikronNurmbeg把模块原理（当时仅限于晶闸管和整流二极管）引入电力电子技术领域以来，因此模块化就受到世界各国电力半导体公司的重视，开发和生产出各种内部电联接形式的电力半导体模块，如晶闸管、整流二极管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管（GTR）、MOS可控晶闸管（MCT）、电力MOSFET以及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等模块，使模块技术得到蓬勃发展，在器件中所占比例越来越大。?据美国在上世纪90年代初统计，在过去十几年内，300A以下的分立晶闸管、整流二极管以及20A以上达林顿晶体管市场占有量已由90%降到20%，而上述器件的模块却由10%上升到80%，可见模块发展之快。?随着MOS结构为基础的现代半导体器件研发的成功，亦即用电压控制、驱动功率小、控制简单的IGBT、电力MOSFET、MOS控制晶闸管（MCT）和MOC控制整流管（MCD）的出现，开发出把器件芯片与控制电路、驱动电路、过压、过流、过热和欠压保护电路以及自诊断电路组合，并密封在同一绝缘外壳内的智能化电力半导体模块，即IPM。?为了更进一步提高系统的可靠性，适应电力电子技术向高频化、小型化、模块化发展方向，有些制造商在IPM的基础上，增加一些逆变器的功能，将逆变器电路（IC）的所有器件都以芯片形式封装在一个模块内，成为用户专用电力模块（ASPM），使之不再有传统引线相连，而内部连线采用超声焊、热压焊或压接方式相连，使寄生电感降到最小，有利于装置高频化。一台7.5KW的电机变频装置，其中ASPM