关于SiC MOSFET多芯片并联功率模块中的电流不平衡问题的研究.pdf

简介：
本研究探讨了SiC MOSFET多芯片并联模块中出现的电流不平衡问题，并提出了一种有效的解决方案以提高其性能和可靠性。 本段落探讨了功率模块布局设计对SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）并联使用时电流分配不均的影响研究。在电力电子技术中，功率模块是一种集成有多种功率半导体器件的组件，用于实现电能转换和控制功能。由于高温、高频、高效率及耐压特性，SiC MOSFET被广泛应用。 多芯片功率模块(MCPMs)中的并联SiC MOSFET晶体管能够提升整体处理能力。但在实际应用中，并联连接的这些晶体管之间可能会出现电流分配不均的问题，这主要是由于器件本身微小差异以及布局不对称导致寄生参数不同所造成的。这种现象会影响整个模块的工作性能和可靠性，可能导致某些晶体管承受过高的电流压力，增加故障风险并缩短使用寿命。 本段落从功率模块设计的角度出发，对SiC MOSFET在并联工作时的不均流问题进行了理论分析，并特别关注非对称布局如何影响电流分配。在此基础上，以大功率固态功率控制器(SSPC)为研究背景，提出了三种适用于集成化大功率SSPC模块的设计方案，并对其各自的效果进行理论探讨。 为了验证上述理论的有效性，作者使用Ansoft Q3D工具提取了寄生电感等参数数据，并利用Saber仿真软件对实际工作条件下的开关动态过程进行了模拟。结果显示，通过合理的布局设计可以减少由于非对称结构引起的电流分配不均现象。 文中提及的“多芯片功率模块(MCPMs)”指的是将多个晶体管集成在一个模块中以提高其输出能力的设计。“并联不均流”指的是在并联连接的多个功率晶体管之间存在的电流分布差异。而“功率模块布局”则涉及到如何通过物理位置安排来优化电力电子系统性能的方法。 固态功率控制器(SSPC)是未来配电开关的关键组件，用于执行负载控制、过载保护和短路防护等功能，并以其快速响应速度与高可靠性受到重视，在许多领域中展现出广泛应用前景。Ansoft Q3D是一款专业的电磁场分析软件，适用于计算各种电子封装及电路板的寄生参数；而Saber则是混合信号仿真工具，可以模拟电力电子系统的动态行为。 本段落的研究不仅为解决SiC MOSFET并联工作时电流分配问题提供了新的见解和解决方案，并且对于未来在航空电子、电动汽车等需要高功率密度与效率的应用领域中的电力电子技术发展具有重要的指导意义。