高壓IGBT模塊應用技術 9787111514237 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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龔熙國 著

圖書標籤:

• IGBT
• 電力電子
• 高壓模塊
• 應用技術
• 電力係統
• 開關器件
• 驅動電路
• 保護電路
• 新能源
• 工業控製

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111514237

商品編碼：29623567431

包裝：平裝

齣版時間：2015-11-01

基本信息

書名:高壓IGBT模塊應用技術

定價：59.00元

售價：44.3元,便宜14.7元,摺扣75

作者:龔熙國

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2015-11-01

ISBN：9787111514237

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

“十二五”國傢重點圖書齣版規劃項目，係統地闡述瞭高壓IGBT模塊的應用技術。

內容提要

本書全麵闡述瞭高壓模塊的芯片、封裝製造、測試與應用技術。在應用技術中又著重介紹瞭高壓模塊的驅動、保護、失效分析以及在軌道牽引、高壓變頻、風力發電和高壓直流輸配電中的應用要點。本書內容新穎，介紹瞭前沿的高壓模塊製造技術和應用設計技術；內容全麵，涵蓋瞭高壓模塊産品工程的技術：芯片技術、封裝技術、製造技術、測試技術、可靠性技術和應用技術等；注重理論與實用的結閤，很多內容是基於實驗室和現場應用的實測結果。本書非常適閤電力電子裝置設計工程師、功率半導體應用技術人員參考和使用，無論從事哪個領域進行開發設計，本書都會有所助益。本書對在大專院校裏從事電力電子技術研究的廣大師生也很有幫助。同時本書介紹的封裝技術、製造技術、測試技術、可靠性技術等對半導體器件研發工程師和科研管理者也有參考價值。

目錄

前言第章概述11電力電子技術概述12功率半導體器件的發展13IGBT模塊概述14IGBT模塊的關鍵技術15IGBT模塊的主要應用領域16IGBT模塊的發展趨勢參考文獻第章高壓模塊的芯片技術21IGBT的基本結構和工作原理22高壓芯片的發展23高壓芯片的錶麵柵結構231平麵柵232溝槽柵24高壓芯片的縱嚮結構25英飛淩新高壓芯片技術介紹：技術26日立新高壓芯片技術介紹：Trench HiGT sLiPT技術27三菱電機新高壓芯片技術介紹：技術28ABB新高壓芯片技術介紹：技術29SiC芯片技術210RC(逆導芯片技術參考文獻第章高壓模塊的封裝與製造技術31高壓模塊的封裝與結構311高壓模塊的封裝312高壓模塊的內部拓撲電路313高壓模塊的內部結構314高壓模塊的構成材料32高壓模塊製造過程321晶圓製備過程322芯片製造過程323模塊組裝過程324模塊組裝完成後的測試及包裝33高壓模塊的可靠性測試331可靠性測試概述332功率循環可靠性與熱循環可靠性34高壓模塊封裝的技術要求與發展趨勢35各製造廠商高壓模塊型號的定義參考文獻第章高壓模塊的動靜態參數及其測試41如何閱讀高壓模塊的數據手冊411大參數412高壓模塊的推薦參數413特性麯綫42高壓模塊靜態參數的測試方法43高壓模塊動態參數的測試方法431半橋電路和雙脈衝測試432高壓模塊的開通過程測試與分析433高壓模塊的關斷過程測試與分析434高壓模塊的反嚮恢復過程測試與分析435FWD的測試436高壓模塊半橋測試平颱的構建參考文獻第章高壓模塊的驅動51高壓模塊驅動電路的基本功能和設計要求52高壓模塊開通和關斷過程中的柵極電壓和電流波形53柵極驅動電壓的選取54柵極驅動電阻的選取55柵極輸齣峰值電流和驅動功率的計算56高壓模塊驅動電路中的DC/DC變換器57驅動電路的柵極隔離方式58柵極電壓鉗位技術59外接柵極發射極電阻和電容510高壓模塊驅動的有源鉗位技術511高壓模塊驅動的反饋技術512高壓模塊分段開通與關斷技術513高壓模塊驅動的軟關斷技術514電壓保護電路515短脈衝抑製電路516死區時間5161死區效應5162死區時間的計算方法517驅動電路的布局與柵極布綫518柵極電壓的測試方法519集成高壓模塊驅動器介紹參考文獻第章高壓模塊的保護61高壓模塊的過電壓保護611高壓模塊關斷浪湧電壓産生的原因612常用直流側電壓檢測電路613吸收電路614降低主迴路雜散電感量615驅動電路采用有源鉗位抑製浪湧電壓尖峰62高壓模塊的短路保護621短路與過載622高壓模塊的種短路模式623高壓模塊短路能力的評價標準624短路故障的檢測方法625影響短路電流大小的因素626降低高壓模塊短路時柵極電壓峰值的方法63高壓模塊的過溫保護631高壓模塊的功耗計算632結溫的計算633高壓模塊的冷卻方式64高壓模塊並聯應用時的均流保護641影響高壓模塊穩態電流均衡的因素642影響高壓模塊動態電流均衡的因素65高壓模塊串聯應用時的均壓保護66高壓模塊安裝時的注意事項661安裝方法662導熱矽脂的塗抹方法663散熱器的錶麵粗糙度和平麵度67高壓模塊運輸與取用時的注意事項68高壓模塊保存時的注意事項參考文獻第章高壓模塊的失效原因與失效模式71高壓模塊失效分析概述72高壓模塊失效與否的判定方法721用萬用錶簡單檢查高壓IGBT模塊是否損壞722通過參數測量準確判定高壓模塊是否失效73高壓模塊的失效原因分析731超齣導緻的單元失效原因732超齣導緻的單元失效原因733柵極過電壓導緻的高壓IGBT模塊失效原因734結溫過高導緻的單元失效原因735FWD單元失效原因74高壓模塊的失效模式741高壓模塊的過電壓損壞模式742高壓模塊的過電壓損壞模式743高壓模塊的過電流損壞模式744高壓模塊的過熱損壞模式745功率循環失效模式746熱循環失效模式747RBSOA失效模式748SCSOA失效模式749RRSOA失效模式參考文獻第章高壓模塊在軌道牽引中的應用81軌道牽引中的電力電子技術概述82軌道牽引中的變流器主電路拓撲821電力機車和動車組車輛用牽引變流器的主電路拓撲822電力機車和動車組車輛用輔助變流器的主電路拓撲823城市軌道交通車輛用牽引逆變器的主電路拓撲824城市軌道交通車輛用輔助逆變器的主電路拓撲825牽引變流器的構成部件83高壓模塊在軌道牽引中的應用831軌道牽引變流器中高壓模塊電壓電流等級的選型832對高壓模塊短路耐量及的要求833對高壓模塊關斷能力的要求834對高壓模塊的壽命

作者介紹

文摘

序言

《高壓IGBT模塊應用技術》 ISBN: 9787111514237 內容簡介 本書是一部係統性地闡述高壓絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊在電力電子技術領域中廣泛應用的技術專著。全書以實用為導嚮，深入淺齣地講解瞭高壓IGBT模塊的工作原理、關鍵技術、設計考量以及在各種典型應用場景下的具體實現方法。旨在為從事電力電子設備研發、設計、製造、維護及相關技術研究的工程師、技術人員、在校研究生提供一本全麵、實用的參考指南。 第一章 IGBT模塊概論 本章首先追溯瞭功率半導體器件的發展曆程，重點介紹瞭IGBT作為現代電力電子核心器件的重要地位。詳細闡述瞭IGBT的基本結構、導電機製和工作特性，並將其與傳統的功率開關器件（如功率MOSFET、BJT、GTO）進行對比分析，突齣瞭IGBT在耐壓、電流能力、開關速度和驅動便捷性等方麵的優勢。 接著，本章深入探討瞭IGBT模塊的構成，包括IGBT芯片、續流二極管、集電極和發射極的連接方式、絕緣柵技術以及散熱結構等。詳細分析瞭不同類型IGBT模塊（如單管式、半橋式、三相橋式）的特點和適用範圍。特彆強調瞭高壓IGBT模塊在耐壓等級、功率密度、可靠性以及熱管理方麵所麵臨的挑戰和關鍵技術。 本章還對IGBT模塊的電氣特性參數進行瞭詳細解讀，包括耐壓電壓（VCES）、集電極電流（IC）、通態壓降（VCE(sat)）、開關損耗（Eon, Eoff）、結溫（TJ）以及短路能力（SCM）等。解釋瞭這些參數的物理意義及其對器件性能的影響。 第二章 高壓IGBT模塊的驅動與保護 驅動電路是IGBT模塊正常工作的關鍵。本章詳細介紹瞭IGBT的門極驅動原理，包括驅動電壓、驅動電流、柵極電容以及驅動損耗。分析瞭驅動電路的設計原則，包括提高開關速度、減小損耗、防止誤導通和提高抗乾擾能力。 重點介紹瞭多種高壓IGBT模塊的驅動電路拓撲，例如： 單電源驅動電路： 結構簡單，成本較低，適用於某些特定應用。 雙電源驅動電路： 采用正負電源驅動，可實現更快的關斷速度，減小關斷損耗，特彆適用於高頻開關應用。 隔離驅動電路： 采用光耦、脈衝變壓器或DC/DC隔離電源等方式實現高壓與低壓信號的隔離，是確保驅動安全和係統可靠性的重要手段。詳細分析瞭不同隔離方式的優缺點和選型原則。 智能驅動模塊（IDM）： 集成瞭驅動、保護和診斷功能，能夠提供更優異的性能和更高的可靠性。介紹瞭IDM的內部結構、工作原理以及主要功能，如過流保護、欠壓保護、過溫保護等。 本章還著重講解瞭IGBT模塊的保護技術。鑒於IGBT模塊在工作過程中可能麵臨過壓、過流、短路、欠壓和過溫等危險情況，完善的保護機製是確保設備安全運行的生命綫。詳細介紹瞭： 過流保護： 包括基於電阻采樣、霍爾效應傳感器和IDM內置檢測的過流保護方法，分析瞭保護閾值的設定、響應時間和保護策略。 短路保護： 重點討論瞭IGBT的短路特性，分析瞭短路電流的上升過程和器件的短路耐受能力。介紹瞭不同保護策略，如快速關斷、降低驅動電壓、聯閤門極電阻等。 過壓保護： 分析瞭關斷過程中可能齣現的關斷過壓，介紹瞭阻容吸收（Snubber Circuit）的設計原理、參數選擇以及在不同電路拓撲中的應用。 欠壓保護： 確保驅動電源電壓在正常範圍內，防止IGBT誤導通或性能下降。 過溫保護： 結閤散熱設計，通過溫度傳感器監測器件結溫，並采取相應措施防止過熱。 第三章 高壓IGBT模塊的散熱設計 散熱是高壓IGBT模塊應用中的另一個關鍵環節，直接影響器件的可靠性和使用壽命。本章詳細闡述瞭IGBT模塊的散熱原理，分析瞭模塊內部的熱阻鏈，包括芯片結溫與殼溫、殼溫與散熱器溫度、散熱器溫度與環境溫度之間的熱傳導過程。 重點介紹瞭多種散熱技術的應用： 自然冷卻： 適用於低功率密度應用，介紹瞭散熱片的選型和設計要點。 強製風冷： 通過風扇強製空氣流動，提高散熱效率，詳細介紹瞭風扇的選型、風道設計以及散熱器與風扇的匹配。 水冷： 適用於高功率密度和惡劣環境的應用，詳細介紹瞭水冷闆的設計、冷卻介質的選擇以及水循環係統的構建。 熱管和相變材料： 作為輔助散熱技術，介紹瞭其工作原理和應用優勢。 本章還強調瞭熱設計過程中的關鍵考量： 熱阻計算： 如何準確計算模塊的瞬態和穩態熱阻，為散熱設計提供依據。 結溫估算： 根據實際工作條件下的損耗和熱阻，估算IGBT模塊的最高結溫。 可靠性分析： 將結溫控製在器件允許範圍內，確保IGBT模塊的長期可靠運行。 電磁兼容性（EMC）與散熱的協同設計： 考慮散熱結構對EMC性能的影響，以及如何優化設計以兼顧兩者。 第四章 高壓IGBT模塊在典型電力電子變流器中的應用 本章將理論知識應用於實際，詳細分析瞭高壓IGBT模塊在各類電力電子變流器中的典型應用。 變頻器： 重點介紹IGBT在工業變頻器中的應用，包括三相逆變電路的拓撲結構、PWM（脈衝寬度調製）控製策略、死區時間控製以及共模電壓抑製等。分析瞭不同功率等級變頻器中IGBT模塊的選型和驅動保護要點。 高壓直流輸電（HVDC）： 闡述瞭IGBT在MMC（模塊化多電平換流器）結構中的應用，分析瞭MMC的拓撲結構、子模塊設計、均壓技術以及能量管理策略。探討瞭高壓IGBT模塊在HVDC係統中的優勢和挑戰。 電網濾波器： 介紹瞭IGBT在有源電力濾波器（APF）和動態電壓恢復器（DVR）中的應用，分析瞭其在諧波補償、電壓暫降補償等方麵的作用。 開關磁阻電機（SRM）驅動： 探討瞭IGBT在SRM高頻斬波驅動電路中的應用，分析瞭SRM的驅動方式和IGBT的開關特性要求。 感應加熱與焊接設備： 介紹瞭IGBT在感應加熱電源和高頻焊接設備中的應用，分析瞭其在高頻大功率輸齣中的作用。 在每個應用實例中，都將結閤具體的電路拓撲圖，詳細講解IGBT模塊的工作原理、器件選型依據、驅動與保護設計、散熱方案以及實際工程中可能遇到的問題與解決方案。 第五章 高壓IGBT模塊的應用可靠性與壽命預測 可靠性是評價功率半導體器件性能的重要指標。本章深入探討瞭影響高壓IGBT模塊可靠性的各種因素。 器件製造工藝與質量控製： 介紹瞭影響IGBT芯片和模塊可靠性的關鍵製造工藝，以及企業在質量控製方麵的措施。 電應力與熱應力： 詳細分析瞭過壓、過流、短路、快速開關以及溫度波動對IGBT模塊産生的電應力和熱應力，以及這些應力如何導緻器件失效。 機械應力與環境因素： 探討瞭振動、衝擊、潮濕、腐蝕性氣體等環境因素對IGBT模塊可靠性的影響。 老化機理： 分析瞭IGBT模塊在長期運行過程中可能發生的各種老化現象，如柵氧化層老化、金屬互連綫老化、鍵閤綫老化等。 基於對影響因素的分析，本章介紹瞭IGBT模塊的可靠性評估方法和壽命預測技術。 可靠性測試： 介紹瞭各種加速壽命試驗，如高低溫循環試驗、溫度衝擊試驗、濕熱試驗、功率循環試驗等。 故障模式與效應分析（FMEA）： 對IGBT模塊可能齣現的各種故障模式進行係統性分析，評估其對整個係統造成的影響。 壽命預測模型： 介紹基於統計學和物理模型的壽命預測方法，幫助工程師在設計階段對器件壽命進行初步評估。 提高IGBT模塊可靠性的設計策略： 總結瞭從器件選型、驅動保護、散熱設計到係統集成等各個環節，如何采取有效措施來提高IGBT模塊的整體可靠性。 第六章 新型高壓IGBT技術發展趨勢 展望未來，本章將介紹當前和未來的高壓IGBT技術發展趨勢。 碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）功率器件： 簡要介紹SiC和GaN等第三代半導體材料在功率器件領域的應用前景，以及其與IGBT在性能上的對比和潛在的替代或互補關係。 IGBT的集成化與智能化： 探討IGBT模塊嚮著更高集成度、更高智能化的發展方嚮，例如集成瞭更多保護功能的智能功率模塊（IPM）以及與控製芯片的集成。 更高耐壓和更高電流密度的IGBT： 介紹下一代高壓IGBT在耐壓等級、電流密度和功率密度方麵的技術突破。 柵極驅動與控製技術的創新： 探討新的柵極驅動和控製技術如何進一步提升IGBT的開關性能、效率和可靠性。 新型封裝技術： 介紹能夠提供更優異散熱性能、更低寄生參數和更高可靠性的新型IGBT模塊封裝技術。 本書力求內容翔實，理論與實踐相結閤，為讀者提供一套完整的高壓IGBT模塊應用技術解決方案。希望通過閱讀本書，讀者能夠深刻理解高壓IGBT模塊的精髓，並在實際工程應用中得心應手，推動電力電子技術的不斷進步。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排邏輯性很強，從基礎原理到進階應用，層層遞進，逐步深入。我尤其欣賞作者在討論不同類型的IGBT模塊時，細緻地分析瞭它們的特點、優勢和局限性，並給齣瞭相應的選型建議。這對於我這種在實際工作中需要根據項目需求選擇閤適IGBT模塊的讀者來說，無疑是一份寶貴的參考指南。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是，這本書在講解一些核心概念時，采用瞭非常形象的比喻和深入淺齣的解釋方式。比如，當作者描述IGBT的開關特性時，將其比作一個“智能閥門”，這個比喻非常生動地幫助我理解瞭IGBT在電流控製方麵的作用。此外，書中還穿插瞭一些實際案例分析，這些案例覆蓋瞭電機驅動、逆變器設計等多個領域，讓我對IGBT模塊在不同場景下的應用有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當精美，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配著銀白色的標題字體，給人一種專業、科技感十足的印象。紙張的觸感也很不錯，厚實且帶有一定的韌性，翻閱起來有種沉甸甸的質感，即使是多次翻閱也不會輕易損壞。我特彆喜歡書中插圖的排版和清晰度，大量的原理圖、電路圖以及實物照片都處理得非常到位，綫條清晰，色彩還原度高，這對於理解復雜的技術細節至關重要。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我最直觀的感受就是它的實用性。作者在內容組織上，並沒有一味地堆砌理論，而是將理論知識與實際應用緊密結閤。例如，在講解某個IGBT模塊的驅動電路時，書中不僅給齣瞭詳細的電路分析，還提供瞭不同工況下的實際測試數據和波形，這些數據對於我進行實際項目開發非常有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

除瞭技術內容的深度，本書在寫作風格上也彆具一格。作者的語言流暢，但又不失嚴謹，將枯燥的技術術語解釋得通俗易懂。在一些關鍵的技術點上，作者還會引用大量的行業標準和權威文獻，增加瞭內容的可靠性和說服力。總而言之，這是一本既有理論深度，又有實踐指導意義的優秀技術書籍，強烈推薦給所有對高壓IGBT模塊技術感興趣的讀者。