福建模块工业化

尽管我国拥有比较大的功率半导体市场，但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距，特别是IGBT等器件差距更加明显。技术均掌握在发达国家企业手中，IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟国内厂商相比，英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有的市场优势。形成这种局面的原因主要是：1、国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高的壁垒。2、国外制造业水平比国内要高很多，一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面，特别是要在产业链上游层面取得突破，改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。总的来说，在技术差距方面有：高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上，技术壁垒较强；IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业**技术仍掌握在发达国家企业手中。近几年中国IGBT产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展，已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链，IGBT国产化的进程加快，有望摆脱进口依赖。受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等各种利好措施，I希望国产IGBT企业能从中崛起。IGBT功率模块实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。福建模块工业化

图2所示为1组上桥臂的控制信号的输入电路，墓他3组上桥臂的控制信号输入电路与图2相同，但 3组15V直流电源应分别供电，而下桥臂的4组则共用一个15V直流电源。 图2 控制信号输入电路 (2)缓冲电路  缓冲电路（阻容吸收电路）主要用于抑制模块内部的IGBT单元的过电压和du/出或者过电流和di/dt，同时减小IGBT的开关损耗。由于缓冲电路所需的电阻、电容的功率、体积都较大，所以在IGBT模块内部并没有专门集成该部分电路，因此，在实际的系统中一定要设计缓冲电路，通过缓冲电路的电容可把过电压的电磁能量变成静电能量储存起来。缓冲电路的电阻可防止电容与电感产生谐振。如果没有缓冲电路，器件在开通时电流会迅速上升，di/dt也很大，关断时du/dt很大，并会出现很高的过电压，极易造成模块内部IGBT 器件损坏。图3给出了一个典型的缓冲电路；有关阻值与电容大小的设计可根据具体系统来设定不同的参数。福建模块工业化1974年，逆导晶闸管和非对称晶闸管研制完成。

晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改进，为新器件的不断出现提供了条件。1964年，双向晶闸管在GE公司开发成功，应用于调光和马达控制；1965年，小功率光触发晶闸管出现，为其后出现的光耦合器打下了基础；60年代后期，大功率逆变晶闸管问世，成为当时逆变电路的基本元件；1974年，逆导晶闸管和非对称晶闸管研制完成。普通晶闸广泛应用于交直流调速、调光、调温等低频(400Hz以下)领域，运用由它所构成的电路对电网进行控制和变换是一种简便而经济的办法。不过，这种装置的运行会产生波形畸变和降低功率因数、影响电网的质量。目前水平为12kV/1kA和6500V/4000A。双向晶闸可视为一对反并联的普通晶闸管的集成，常用于交流调压和调功电路中。正、负脉冲都可触发导通，因而其控制电路比较简单。其缺点是换向能力差、触发灵敏度低、关断时间较长，其水平已超过2000V/500A。

早在1970年由西门康公司率先将模块原理引入电力电子技术领域，是采用模块封装形式，具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。可控硅模块从内部封装芯片上可以分为可控模块和整流模块两大类；从具体的用途上区分，可以分为：普通晶闸管模块（MTCMTXMTKMTA）、普通整流管模块（MDC）、普通晶闸管、整流管混合模块（MFC）、快速晶闸管、整流管及混合模块（MKCMZC）、非绝缘型晶闸管、整流管及混合模块（也就是通常所说的电焊机模块MTGMDG）、三相整流桥输出可控硅模块（MDS）、单相（三相）整流桥模块（MDQ）、单相半控桥（三相全控桥）模块（MTS）以及肖特基模块等。在汽车电子领域，MOS管的应用非常广。

IGBT(绝缘栅双极型晶体管），是由BJT(双极结型晶体三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。简单讲，是一个非通即断的开关，IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。IGBT是能源转换与传输的**器件，是电力电子装置的“CPU”。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。光控晶闸具有良好的高压绝缘性能和较高的瞬时过电压承受能力。天津模块构件

可控硅模块通常被称之为功率半导体模块(semiconductor module)。福建模块工业化

随着IGBT芯片技术的不断发展，芯片的比较高工作结温与功率密度不断提高，IGBT模块技术也要与之相适应。未来IGBT模块技术将围绕芯片背面焊接固定与正面电极互连两方面改进。模块技术发展趋势：无焊接、无引线键合及无衬板/基板封装技术；内部集成温度传感器、电流传感器及驱动电路等功能元件，不断提高IGBT模块的功率密度、集成度及智能度。IGBT的主要应用领域作为新型功率半导体器件的主流器件工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、****等传统产业领域，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。福建模块工业化

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