功率半导体是指什么?

功率半导体是指什么?,第1张

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解析:

“power semiconductor device”和“power integrated circuit(简写为power IC或PIC)”直译就是功率半导体器件和功率集成电路

在国际上与该技术领域对应的最权威的学术会议就叫做International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs,即功率半导体器件和功率集成电路国际会议。

“power”这个词可译为动力、能源、功率等,而在中文里这些词的含义不是完全相同的。由于行业的动态发展,“power”的翻译发生了变化。

从上世纪六七十年代至八十年代初,功率半导体器件主要是可控硅整流器(SCR)、巨型晶体管(GTR)和其后的栅关断晶闸管(GTO)等。它们的主要用途是用于高压输电,以及制造将电网的380V或220V交流电变为各种各样直流电的中大型电源和控制电动机运行的电机调速装置等,这些设备几乎都是与电网相关的强电装置。因此,当时我国把这些器件的总称———power semiconductor devices没有直译为功率半导体器件,而是译为电力电子器件,并将应用这些器件的电路技术power electronics没有译为功率电子学,而是译为电力电子技术。与此同时,与这些器件相应的技术学会为中国电工技术学会所属的电力电子分会,而中国电子学会并没有与之相应的分学会;其制造和应用的行业归口也划归到原第一机械工业部和其后的机械部,这些都是顺理成章的。实际上从直译看,国外并无与电力电子相对应的专业名词,即使日本的“电力”与中文的“电力”也是字型相同而含义有别。此外,当时用普通晶体管集成的小型电源电路———功率集成电路,并不归属于电力电子行业,而是和其他集成电路一起归口到原第四机械工业部和后来的电子工业部。

20世纪80年代以后,功率半导体行业发生了翻天覆地的变化。功率半导体器件变为以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET,常简写为功率MOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路(power IC,常简写为PIC)为主。

这一转变的主要原因是,这些器件或集成电路能在比以前高10倍以上的频率下工作,而电路在高频工作时能更节能、节材,能大幅减少设备体积和重量。尤其是集成度很高的单片片上功率系统(power system on a chip,简写PSOC),它能把传感器件与电路、信号处理电路、接口电路、功率器件和电路等集成在一个硅芯片上,使其具有按照负载要求精密调节输出和按照过热、过压、过流等情况自我进行保护的智能功能,其优越性不言而喻。国际专家把它的发展喻为第二次电子学革命。

IGBT 一种是功率半导体器件,用于电力转换、变频,相当于电力电子领域的“CPU”。融合了 BJT和 MOSFET的性能优势,具有高耐压,大电流,低导通损耗等特点。

随着技术的升级,芯片面积、工艺线宽、通态功耗、关断时间、开关功耗均不断减小,器件耐压值由600V升至 7000V。其主要应用包括传统的工业控制和家电, 以及新兴的电动汽车、新能源发电等领域。

IGBT测试难点:

1、由于IGBT是多端口器件,所以需要多个测量模块协同测试。

2、IGBT的漏电流越小越好,所以需要高精度的设备进行测试。

3、IGBT动态电流范围大,测试时需要量程范围广,且量程可以自动切换的模块进行测试。

4、由于IGBT工作在强电流下,自加热效应明显,脉冲测试可以减少自加热效应,所以MOSFET需要进行脉冲IV测试,用于评估期间的自加热特性。

5、MOSFET的电容曲线是其特性表征的重要内容,且与其在高频应用有密切关系。所以IGBT的电容测试非常重要。

6、IGBT开关特性非常重要,需要进行双脉冲动态参数的测试。


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