【摘 要】
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随着人们对Si材料的研究趋近物理极限,材料性能更佳的SiC材料成为功率半导体芯片研究重点。与Si IGBT结构相比,SiC MOSFET芯片存在电压等级高、开关速度快、工作损耗低等优点。这些优点同样为功率模块的封装技术带来了更高的要求,因此以SiC MOSFET芯片为基础研究用于SiC功率芯片的模块封装技术具有重要理论和实际应用价值。本文以SiC MOSFET的多芯片并联半桥功率模块的封装电磁设计
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随着人们对Si材料的研究趋近物理极限,材料性能更佳的SiC材料成为功率半导体芯片研究重点。与Si IGBT结构相比,SiC MOSFET芯片存在电压等级高、开关速度快、工作损耗低等优点。这些优点同样为功率模块的封装技术带来了更高的要求,因此以SiC MOSFET芯片为基础研究用于SiC功率芯片的模块封装技术具有重要理论和实际应用价值。本文以SiC MOSFET的多芯片并联半桥功率模块的封装电磁设计为目标,围绕功率模块封装中的杂散参数、并联均流能力、功率模块的封装电磁设计等进行了深入的研究,主要研究内容及成果如下:（1）基于半桥结构对功率模块内部的杂散参数进行了仿真研究,总结了功率模块封装设计中调整杂散参数的优化方法。首先通过控制变量法与电路模拟仿真,分析了典型半桥模块内部各部分的杂散电感对于模块动态开关的影响;然后结合有限元仿真,对模块内部的封装结构的形态进行了建模与仿真分析。（2）对三芯片并联的半桥模块并联均流能力的影响因素及其改进方法进行了仿真研究。首先总结了模块内多芯片并联时电流不均衡的影响因素;其次利用控制变量法与电路模拟仿真对于不同杂散参数在模块各支路间不均衡所导致的电流不均衡因素进行了仿真分析;接着提出了针对模块出现参数不平衡导致的电流不均衡时的优化方法;最后提出了可用于降低模块内部源极杂散参数不均衡的芯片源极互联方法,经LTspice仿真测试证明可以有效的降低源极参数不均衡导致的多芯片并联电路电流的不均衡。（3）基于杂散参数优化方法与并联均流优化方法,设计制作并测试了一款1200V三芯片并联的SiC M OSFET功率模块。首先采用参数优化与提升均流能力的方法进行设计优化与仿真,随后阐述了功率模块封装所使用的工艺步骤,最后采用双脉冲测试法对所设计的模块进行测试。经测试:本文所制作模块杂散电感为7n H,并联工作时各支路电流的不均衡度为5.34%与4.33%,验证了杂散参数与并联均流能优化方法的适用性。
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