Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения

• Автор: Ильин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 205 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава 1 Методы и технические средства, применяемые при создании

преобразователей на основе групповых соединений силовых

полупроводниковых приборов

1.0 Введение

1.1 Групповое соединение СПИ и способы выравнивания

нагрузок приборов при соединении

1.1.1 Параллельное соединение СПП
1.1.2 Последовательное соединение СПП
1.1.3 Последовательно-параллельное и параллельнопоследовательное соединение СПП
1.2 Методы расчета и моделирования групповых
соединений СПП
1.2.1 Методы расчета и моделирования схем преобразователей
1.2.2 Методы расчета и моделирования тепловых процессов
в СПП
1.3 Основные параметры и характеристики СПП,
используемые при разработке преобразовательных устройств
1.4 Аппаратура и методы измерения, определения контроля
электрических и тепловых параметров, и характеристик
1.4.1 Определение ВАХ СПП и её параметров в состоянии
высокой проводимости
1.4.2 Определение и контроль тепловых параметров и
характеристик
1.4.3 Определение предельного прямого тока в состоянии
высокой проводимости
1.5 Выводы и постановка задачи

Г лава 2 Разработка и исследование электротепловых моделей силовых
полупроводниковых приборов различных конструкций и
моделей их групповых соединений
2.0 Введение
2.1 Разработка и исследование электротепловых моделей СПП штыревой и таблеточной конструкции
2.1.1 ОбобщеннаяструкгураэлектротепловоймоделиСПП
2.1.2 Реализация электрической части модели СПП
2.1.3 Реализация тепловой части модели СПП
2.1.4 Визуализация электротепловой модели СПП в
Multisim
2.1.5 Тепловой режим СПП различных конструкций с
предельными значениями теплового сопротивления переход-корпус Rthjc
2.2 Разработка и исследование электротепловых моделей
группового соединения СПП
2.2.1 Исследование распределения тока и теплового режима
параллельного соединения СПП с различными значениями теплового сопротивления переход-корпус R,i!C
2.2.2 Исследование величины предельного среднего тока
параллельного соединения СПП с различными
значениями теплового сопротивления переход корпус Rjc и влияния на неё теплового сопротивления корпус-охладитель R,ivc
2.2.3 Исследование влияния количества СПП в группе
параллельного соединения с различными значениями теплового сопротивления переход корпус Rthjc на величины предельного среднего тока
2.3 Разработка и исследование электротепловой модели
последовательно- параллельного соединения СПП
2.4 Выводы

Глава 3 Разработка методов и аппаратуры для определения тепловых
и электрических параметров и характеристик СПИ
3.0 Введение
3.1 Разработка метода определения переходного теплового сопротивления переход-корпус СІ1ІІ и теплового сопротивления переход-корпус СПП в установившемся тепловом режиме
3.1.1 Основные тепловые параметры и характеристики СПП
3.1.2 Определение температуры полупроводниковой структуры
3.1.3 Определение температуры корпуса СПП
3.1.4 Определение средней мощности потерь
3.1.5 Метод определения теплового сопротивление переход-корпус Иф СПП в установившемся тепловом режиме
3.1.6 Исследование и выбор параметров системы охлаждения при определении теплового сопротивления переход-корпус
3.2 Испытательно-измерительное устройство для
определения тепловых и электрических параметров СПП
3.2.1 Технические характеристики и структура испытательно-измерительного устройства
3.2.2 Программная реализация испытатеяыго-измеригельного устройства
3.2.2.1 Требования предъявляемые к программному обеспечению испытательно-измерительного устройства
3.2.2.2 Алгоритм работы ВП испытательно-измерительного устройства
3.2.2.3 Интерфейс ВП
3.3 Определение электрических параметров ВАХ СПП

1.4.1 Определение ВАХ Cl 111 и её параметров в состоянии высокой проводимости
Выше показано, что основными параметрами ВАХ в состоянии высокой проводимости, которые используются при проектировании преобразователей, является пороговое напряжение ZJ(TO) и дифференциальное напряжение гт. Эти параметры не входят в систему методов измерения параметров СПП устанавливаемых стандартами [1; 5; 6]. Значения этих параметров
определяются предприятиями изготовителями на основе частных стандартов предприятия и ТУ и вносятся в паспортные данные на тип СПП.
В [90] предлагается определять динамическую ВАХ при пропускании через прибор серии полу синусоидальных импульсов тока с длительностью 10 мс и амплитудой 1,5If(T)m- Во избежание существенного перегрева прибора, рекомендуемая частота импульсов должна быть не более 25 Гц. ВАХ наблюдается на осциллографе. Осциллографические точечные данные фиксируются, и по ним восстанавливается ВАХ. Далее осуществляется линеаризация ВАХ, заключающаяся в построении в системе координат прямой линии наносимой на восстановленную ВАХ по двум точкам при 0,51г(пм и 1,5If(I)m-Затем по параметрам этой линеаризованной ВАХ определяются гт и Ufroj-
Основным недостатком этого метода является использование полусинусоидальных импульсов. Так как амплитуда испытательного тока достигает 1,51г,т)м, то в процессе нарастания тока ПС разогревается, и ВАХ отображаемая на осциллографе искажается. При этом ВАХ наблюдается в виде петли. Использование импульсного тока в качестве испытательного вносит дополнительное искажение в ВАХ за счёт паразитных индуктивностей конструкции и взаимоиндуктивности силового и измерительного контура. Современные СПП рассчитаны на предельные токи h(T)AVm Д° 5000 А, что при применении такого метода вызывает необходимость создания мощного сильноточного испытательного оборудования высокой стоимости.
Иной подход к измерению и определению параметров ВАХ в состоянии высокой проводимости может быть реализован с помощью применения