工业级半导体器件可靠性考核时间

2022年12月2日。工业级半导体器件可靠性考核规定，时间为2022年12月2日。半导体器件通常，这些半导体材料是硅、锗或砷化镓，可用作整流器、振荡器、发光器、放大器、测光器等器材。

电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上）。

1、按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类：半控型器件，例如晶闸管；全控型器件，例如GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管），Power MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）；不可控器件，例如电力二极管。

2、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类：电压驱动型器件，例如IGBT、Power MOSFET、SITH（静电感应晶闸管）；电流驱动型器件，例如晶闸管、GTO、GTR。

3、根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类：脉冲触发型，例如晶闸管、GTO；电子控制型，例如GTR、PowerMOSFET、IGBT。

4、按照电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类：双极型器件，例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR；单极型器件，例如PowerMOSFET、SIT、肖特基势垒二极管；复合型器件，例如MCT（MOS控制晶闸管）、IGBT、SITH和IGCT。

特点：

电力二极管：结构和原理简单，工作可靠。

晶闸管：承受电压和电流容量在所有器件中最高。

IGBT：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小；缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO。

GTR：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低；缺点：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题。

GTO：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强。

电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。

电力MOSFET：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题；缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

制约因素：耐压，电流容量，开关的速度。

扩展资料

1、随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间，而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。

特别是航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上要求更为迫切。

2、未来几年中，尽管以硅为半导体材料的双极功率器件和场控功率器件已趋于成熟，但是各种新结构和新工艺的引入，仍可使其性能得到进一步提高和改善，Coolmos、各种改进型IGBT和IGCT均有相当的生命力和竞争力。

3、电力电子器件的智能化应用也在不断研究中取得了实质成果。一些国外制造企业已经开发出了相应的IPM智能化功率模块，结构简单、功能齐全、运行可靠性高，并具有自诊断和保护的功能。

4、新型高频器件碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)器件正在迅速发展，一些器件有望在不远的将来实现商品化，总部位于美国北卡罗来纳的CREE公司已经实现商用的SiC二极管和MOSFET。

但由于材料和制造工艺方面的问题，还需要大量的研究投入和时间才能逐步解决，北卡州立大学的FREEDM中心正在对此技术进行研究 。

参考资料来源：百度百科-电力电子

参考资料来源：百度百科-电力电子器件

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MDS50-16整流桥开关模块由六个超快恢复二极管芯片和一个大功率高压晶闸管芯片按一定电路连接后共同封装在PPS（40%玻璃纤维）外壳中。MDS50-16模块主要结构及特点如下：

1）铝基导热底板：其作用是为陶瓷覆铝板（DBC基板）提供联结支撑和导热通道，作为整个MDS50-16模块的结构基础。因此，它必须具有高的导热性和可焊性。因为需要在高温下焊接到DBC基体上，除了使用磷和镁掺杂的铜银合金外，铜基板在焊接前必须用一定的弧度进行预弯曲。这种具有一定弧度的焊接产品可以在模块安装在散热器上时有足够的接触，从而降低了模块的接触热阻，保证了模块的出力。

2）DBC基板：由氧化铝或氮化铝基板与铜箔在高温下直接粘合而成。它具有优良的导热性、绝缘性和可焊性，与硅材料接近的热线膨胀系数，可以直接焊接到硅片上，从而简化模块焊接工艺，降低热阻。同时，DBC基板可以根据功率电路单元的要求蚀刻成各种图案，作为主电路端子和控制端子的焊接支架，铜基板和电力半导体芯片彼此电绝缘，使MDS50-16模块具有有效值绝缘耐压2.5kV以上。

3）电力半导体芯片：MDS50-16的超快恢复二极管和晶闸管芯片的PN结采用玻璃钝化保护，在模块制造过程中涂RTV硅橡胶，灌封d性硅胶和环氧树脂。多层保护使电力半导体器件芯片性能稳定可靠。根据三相整流桥电路共阳极和共阴极的连接特性，MDS50-16芯片采用三片正烧（即芯片正面为阴极，反面为阳极）三片是反烧（即芯片正面为阳极，反面为阴极），并利用DBC基板的蚀刻图案，简化焊接。同时，主电极的引出端子全部焊接在DBC基板上，减少了连线，提高了模块的可靠性。

4）外壳：MDS50-16外壳采用高抗压、抗拉、高绝缘强度和高热变温度的聚苯硫醚（PPS）注塑材料，并加油40%玻璃纤维制成。可以很好的解决铜基板与主电极热胀冷缩的匹配问题，通过环氧树脂浇注固化工艺或环氧树脂板的间隔，实现上下壳的结构连接，达到更高的保护强度和气密密封，并为主电极引出提供支撑。

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