高压大容量IGBT测试技术及测试平台的研究

摘要

电力电子技术是以电力电子器件为基础，电力电子器件决定电力电子装置的发展及其应用水平。在所有的功率半导体器件中，IGBT无疑是近年来电力电子领域中最令人注目及发展最快的一种。而建立适合高压大容量IGBT器件和模块的测试平台，探索一整套的测试方法和检验标准，不仅对评估器件、模块自身的性能意义重大，对器件和模块的应用也是必不可缺的环节。然而，功率器件测试平台这一领域依然被国外厂商所垄断，国内尚没有具有广泛行业认可度的产品出现。因此，探索并建立一套支撑相关课题研究的高压大容量功率半导体器件公共测试平台，突破国外在该领域的垄断和制约，对我国大功率电力电子器件的发展十分必要。
　　IGBT相关参数可分为静态参数和动态参数两大类，其中静态参数测试包括门极参数VGE(th)（开启电压）、VGES（门极击穿电压）、I∞（门极漏电流）、功率端参数VCES（集电极发射极间耐压）、ICES（集电极发射极间漏电流），寄生电容:Cies输入电容、C∞s转移电容、Co骼输出电容，VCE(sat)饱和导通压降，以及以上参数的相关特性曲线的测试。动态参数测试包括td(on)（导通延迟时间）、tr（上升时间）、o∞（关断延迟时间）、tf（下降时间）、Eon（开通损耗）、Eoff（关断损耗）、Id反向恢复电流）、H反向恢复时间）以及Err（反向恢复能量）等动态特性的测试。
　　本文首先介绍了IGBT动静态参数的测试方法，并针对静态输出曲线的测试提出了一种简单、方便的测试方案。在此基础上，本文对动静态参数的自动测试平台的详细设计方案进行了描述。
　　接下来，本文利用研制成功的测试平台对富士2MBI200U4H-120模块，东芝MG500Q1US1模块，三菱CM1200HA-66H以及实验室自主研制的高压(10000V)串联IGBT模块进行了测试，对测试结果进行了讨论。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 IGBT参数测试的意义

1．3 IGBT参数测试技术发展及现状

1．3．1 测试参数概述

1．3．2 测试设备概述

1．4 本文主要工作

第2章 IGBT静态参数测试方法及测试平台研究

2．1 IGBT主要静态参数及测试方法

2．1．1 VGES，IGES测试

2．1．2 VGE(th)测试

2．1．3 VCES，ICES测试

2．1．4 Cies，Coes，Cres测试

2．1．5 VCE(sat)及静态输出曲线测试

2．2 静态测试平台实施方案

2．2．1 系统整体结构

2．2．2 测试系统硬件电路设计

第3章 IGBT动态参数测试方法及测试平台研究

3．1 双脉冲测试原理

3．2 动态测试平台母线电容及电感的选择

3．3 测试设备的选择

3．4 电源充放电部分设计

3．5 电感设计

3．6 叠层母排设计

3．7 驱动及保护电路设计

3．8 控制电路设计

3．9 Labview人机界面设计

第4章 IGBT静态参数及动态参数测试结果及分析

4．1 静态参数测试结果及分析

4．1．1 门极参数VGES，IGES测试结果

4．1．2 开启电压VGE(th)测试结果

4．1．3 寄生电容测试结果

4．1．4 VCES，ICES测试结果

4．1．5 静态输出曲线测试

4．2 动态测试平台测试结果及分析

4．2．1 动态参数定义及计算方法

4．2．2 不同测试电流对开关特性的影响

4．2．3 不同母线电压对开关特性的影响

4．2．4 不同驱动电阻下的测试结果

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢