电力半导体模块及其发展趋势

电力半导体模块及其发展趋势

电力电子技术主要是由电力半导体器件，电力半导体变流技术和控制技术三部分组成，它主要利用电力半导体器件，把电能（包括其电压、电流、频率、相位和相数）从一种形式变换成另一种形式，亦即把电能从AC变成DC，DC变成AC，DC变成DC以及AC变成AC，满足用电设备的各种需要，以达到最佳利用电能的目的。但是在这种电能变换过程中，采用哪一种电力半导体器件能使变流装置的体积最小、重量最轻、变换效率最高、且电路简单，电能品质最好，价格便宜、操作安装方便，从而使变流系统最可靠呢？这是装置设计者长期以来首先要考虑和解决的重要问题，亦是器件设计者长期追求的目标。

电力半导体器件是电力电子技术的基础，是电力变流装置的心脏，它非但对电力变流装置的体积、重量、效率、性能以及可靠性等起到至关重要的作用，而且对装置的价格也起到很大影响。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，已推出各种电力半导体器件近40种，目前正沿着高频化、智能化、大功率化和模块化方向发展，本文将简要介绍模块化发展趋势。

所谓模块，就是把二个或二个以上的电力半导体芯片按一定电路联成，并与辅助电路共同封装在一个绝缘的树脂外壳内而制成。自上世纪70年代Semikron公司把模块原理引入电力电子技术领域以来[1]，由于模块外形尺寸和安装尺寸的标准化以及芯片间的连线已在模块内部联成，因而它与同容量的分立器件相比，具有体积小，重量轻，结构紧凑，可靠性高，外接线简单，互换性好，便于维修和安装，结构重复性好，装置的机械设计可简化，总价格（包括散热器）比分立器件低等优点，又因模块化是使电力电子装置的效率、重量、体积、可靠性、价格等技术经济指标更进一步改善和提高的重要措施，因此，一开始就受到世界各国电力半导体器件公司的高度重视，投入大量的人力和财力，开发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、功率MOSFET以及绝缘栅双极型晶体管IGBT等模块，使模块技术得以蓬勃发展。

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