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功率模块主要分类及应用领域

作者:海飞乐技术 时间:2019-11-08 16:58

  功率模块是指将多个功率半导体器件按照一定的电路拓扑结构进行连接,并与外围辅助电路集成在同一个绝缘树脂封装内而制成的特殊功率器件。目前,功率模块由于具有较高的可靠性、较小的体积、能够简化系统设计等优点,已被广泛应用于各种功率变换领域,图1给出了其典型的应用领域示意图。
  近年来,随着功率半导体技术的不断发展,功率模块技术也得到了实质性的提升和迅速发展。迄今为止,已研制出多种不同架构与工艺的功率模块,例如二极管功率模块、晶闸管功率模块、MOSFET功率模块和IGBT功率模块等,从而促使功率模块技术得以更快更好地发展。

功率模块应用领域示意图 
图1 功率模块应用领域示意图
 
1. 二极管功率模块
  二极管功率模块是一种最为常见、应用领域最广泛的功率模块之一。目前,二极管功率模块的主要应用领域包括工业自动化、LED照明、AC/DC变换、医疗设备以及电机电源等。图2给出了二极管功率模块的几种典型电路连接形式。
二极管功率模块 
图2 二极管功率模块
 
2. 晶闸管功率模块
  晶闸管为晶体闸流管的简称,其又可称为可控硅整流器或者可控硅。General Electric公司于上世纪六十年代研制出世界上首个晶闸管器件,并成功商业化。晶闸管为PNPN四层半导体结构,其具有三个电极,即阳极A,阴极K和门极G。
晶闸管功率模块 
图3 晶闸管功率模块
  晶闸管功率模块属于可控型功率半导体器件,具有可控硅整流器件的特性,能够工作于高电压、大电流状态下。图3给出了晶闸管功率模块的几种典型电路连接形式。目前,晶闸管功率模块已被广泛应用于诸多领域,譬如直流电焊机、可控整流、功率逆变以及无触点控制等电子电路中。
 
3. MOSFET功率模块
  MOSFET是一种被广泛应用的电压控制型功率器件,MOSFET功率模块主要由MOSFET功率器件构成。由于MOSFET具有在高速开关条件以及低电压小电流范围内开关损耗较低的优点,所以MOSFET功率模块在电源适配器、低压变频器、电机控制以及家用电器等领域具有良好的发展。图4给出了MOSFET功率模块的几种典型电路连接形式。
MOSFET功率模块 
图4 MOSFET功率模块
 
4. IGBT功率模块
  与MOSFET类似,IGBT也属于电压控制型功率器件,其具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单以及开关速度快等优点,典型的开关频率为1KHz~20KHz。IGBT功率模块是一种主要由IGBT功率器件构成的功率模块。目前,IGBT功率模块主要包括300V、600V、900V、1200V、3300V、4500V以及6500V等耐压级别,其主要应用于变频器、变频家电、马达驱动以及开关电源等领域。图5给出了IGBT功率模块的几种典型电路连接形式。
IGBT功率模块 
图5 IGBT功率模块



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