高压大功率SiC模块内芯片瞬态热特性及调控方法研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyongqing0820
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为新型宽禁带半导体功率器件,碳化硅(SiC)MOSFET模块内瞬态热特性目前还没有得到充分研究。相较于硅基器件而言,SiC MOSFET的芯片面积较小,电流密度高,且随着其功率等级、功率密度和开关频率的不断提升,SiC MOSFET需要承受更高的工作温度,在循环温度冲击下,模块各层的瞬态最高结温往往高于稳态结温,且长时间的温度波动对模块的可靠性影响很大。因此研究SiC MOSFET模块瞬态热特性,对模块内芯片瞬态热调控、提高功率模块的可靠性有着重要意义。首先,本文以传热原理为基础,在考虑多芯片热耦合的情况下,对传统Cauer热网络模型进行优化,推导了瞬态热网络模型中热阻热容、互热阻互热容的计算式,之后结合不同热扩散角的计算方法,建立了考虑多芯片热耦合的瞬态Cauer热网络模型。其次,建立了 SiC MOSFET三维几何模型,分析了 SiC MOSFET模块的热流路径,对比分析了有限元仿真结果与瞬态Cauer热网络模型的仿真结果,验证了 SiC MOSFET瞬态Cauer热网络模型的有效性。最后,在SPWM调制工况下,对SiC MOSFET模块内芯片瞬态热特性进行研究,利用仿真软件获取不同芯片布局、不同DBC陶瓷层材料及厚度对模块瞬态热特性的影响,总结了不同芯片布局以及不同DBC陶瓷层材料及厚度对模块瞬态热特性的影响规律,为功率模块内部布局提供了参考依据。
其他文献
随着电磁环境的日益复杂,低频磁屏蔽在很多领域都有应用需求。为了通风散热和设备布线,通常需要在屏蔽盒上开孔,这会使得屏蔽盒的屏蔽效能(SE)下降,同时,也使解析研究变得困难。目前针对开孔屏蔽盒的研究,已经有很多结果,主要基于数值计算方法,对机理的解释较少。本文从扩散效应、孔径效应和边缘效应出发,对机理做出进一步解释,深化低频磁场开孔屏蔽盒耦合特性的理论研究,发展解析或近似解析的方法。首先将开孔金属屏
第三代宽禁带半导体具有高频率、高功率、低损耗以及高抗干扰能力等特点,在现代激光器、军用雷达、5G射频和光电子等高尖端应用领域具有广泛的发展前景。然而,这种半导体芯片在正常工作时会产生大量热流,例如氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管放大器的局部热流甚至高达30kW/cm2,而芯片级的热流也会达到1 kW/cm2。如此高额热流密度带来的热管理问题已经成为制约其性能提升的主要瓶颈之一,传统的散热模式例如
绝缘栅双极型晶体管器件(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为复合全控型电压驱动式功率半导体器件,可以在电力系统中灵活的实现电能的转换、控制和传输,是柔性直流输电系统中换流阀和直流断路器中不可或缺的核心部件,提高器件的可靠性是未来的发展趋势。通过器件的功率循环试验可以建立寿命模型,用来预测实际工况下的寿命情况是非常重要的可靠性评估手段。经过一段时间的发展
功率半导体器件作为制造各类电力系统高压大容量电力换流和控制装备的核心器件,贯穿于可再生能源电力汇集与并网、交直流输电与组网、电力灵活应用的全过程。压接型IGBT器件具有双面散热、失效短路、易于串联等优点,更适用于智能电网中的各类高压大容量电力换流和控制装备。考虑到我国经济发展和能源需求的大背景,研制具有自主知识产权的高可靠性的高压大功率压接型IGBT器件,对于我国的产业升级和电网建设都具有重要意义
新冠肺炎疫情暴发以来,法国经济遭受重创。为扭转经济颓势,法国政府自今年初强势推动大规模经济复苏刺激计划,经济复苏势头不断稳固。法国政府积极将"后疫情复苏"视为占据未来发展优势地位的重要机遇,期待以续推"未来工业"计划"转疫情之危为发展之机"。
期刊
随着我国水利水电事业的蓬勃发展,在兴建水利水电工程的同时也产生了大量水库移民。水库移民安置作为水利水电工程建设中重要组成部分,其成败与否直接关系到工程的进展、效益的发挥以至社会的稳定,因此能否妥善安置水库移民,将直接决定工程建设的成败。而水库移民公众参与作为提高公共决策水平,发挥移民积极性和创造性,缓解移民矛盾,促进移民生产生活水平稳步提高的重要手段,在水库移民安置中发挥不可或缺的作用。基于此情况
氮肥在农业生产中被广泛应用,且3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)作为硝化抑制剂(NIs)常被用于减少土壤中氮肥的流失,而氨氧化作用作为土壤氮循环的重要环节,是调控农田氮肥施用问题并提高利用效率的关键过程。然而在农田土壤中,可利用的铵氮浓度是否对新发现的完全氨氧化菌(CAOB)及传统的氨氧化细菌(AOB)、古菌(AOA)的生长有不同的影响还不清楚。本研究利用土壤微生态培养系统,考
昕水河流域是黄土高原水土流失最严重的地区之一,也是流域治理的典型实验区,探求昕水河流域泥沙连通性的时空变化特征对流域侵蚀产沙控制具有重要意义。本文以黄土高原昕水河流域为研究对象,分析研究区不同阶段(1986年、1995年、2005年、2015年)土地利用类型时空变化的特征及其驱动因素,并在此基础上通过分析修正的连通性指数(IC)和地形水文响应单元指数(Slope-HRU)与研究区输沙量的关系,反映
最新数据显示,胃癌已经成为癌症死亡的第四大主要原因,手术切除、放疗、化疗等常规的胃癌治疗方法,患者治愈率低,其五年生存率也低,治疗缺乏针对性。因而从分子水平上寻找与胃癌发生发展相关的基因,即本文提到的驱动基因,为胃癌的早期诊断提供生物标志物以及为中晚期胃癌的靶向治疗提供有效靶点显得尤为重要。本文运用生物信息学的方法,通过整合分析来自不同地域胃腺癌样本的基因表达数据、DNA拷贝数变异数据以及miRN
利用植被过滤带防治坡面水土流失是侵蚀研究的重要分支和热点。本文设计了野外径流槽人工降雨实验,研究了降雨强度、坡度和植被带设置方式对植被过滤带防治坡面侵蚀效果的综合影响,对不同设置组合的植被过滤带效果进行聚类分析,基于实验结果运用VFSMOD模型进行尺度扩增模拟,探讨了侵蚀沟道区域坡面植被过滤带相关参数的优化设计方案,主要研究结果如下:(1)人工降雨实验的设计依据实际调查,选取雨强、坡度和植被带布置