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20世紀(jì)80年代初,絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和功率M0S場(chǎng)效應(yīng)管(P0WERM0SFET)的研制成功,并得到急劇發(fā)展和商業(yè)化,這不僅對(duì)電力電子逆變器向高頻化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的器件基礎(chǔ),同時(shí),為用電設(shè)備高頻化(20kHz以上)和高頻設(shè)備固態(tài)化,為高效、節(jié)電、節(jié)材,實(shí)現(xiàn)機(jī)電體化,小型輕量化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。與此同時(shí),給IGBT,功率MOSFET等高頻逆變裝置配套的、且不可缺少的FRED也得到了很快的發(fā)展。因?yàn)?,隨著裝置工作開(kāi)關(guān)頻率的提高,若沒(méi)有FRED給高頻逆變裝置的開(kāi)關(guān)器件作續(xù)流、吸收、箝位、隔離輸出整流器和輸入整流器。那么IGBT、功率MOSFET、IGCT等開(kāi)關(guān)器件就不能發(fā)揮它們的功能和獨(dú)特作用,這是由于FRED的關(guān)斷特性參數(shù)(反向恢復(fù)時(shí)間trr、反向恢復(fù)電荷Qrr,反向峰值電流IRM)的作用所致,合適參數(shù)的FRED與高頻開(kāi)關(guān)器件的協(xié)調(diào)工作。使高頻逆變電路內(nèi)因開(kāi)關(guān)器件換相所引起的過(guò)電壓尖峰,高頻干擾電壓以及EMI降低,使開(kāi)關(guān)器件的功能得到充分發(fā)揮,F(xiàn)RED模塊現(xiàn)已批量在大功率開(kāi)關(guān)電源、高頻逆變電焊機(jī)、高頻逆變開(kāi)關(guān)型電鍍電源、高頻快速充電器以及高頻調(diào)速裝置等場(chǎng)合使用,結(jié)果非常令人滿意。本文將簡(jiǎn)要介紹該FRED模塊的工藝結(jié)構(gòu),技術(shù)參數(shù)。MUR1020CT是快恢復(fù)二極管嗎?TO263封裝的快恢復(fù)二極管MUR3060CTR
這種銅底板尚存在一定弧度的焊成品,當(dāng)模塊壓裝在散熱器上時(shí),能保證它們之間的充分接觸,有利于熱傳導(dǎo),從而使模塊的接觸熱阻降低,有利于模塊的出力和可靠性。(3)由于FRED模塊工作于高頻(20kHZ以上),因此,必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮消除寄生電感等問(wèn)題,為此,在電磁等原理基礎(chǔ)上,充分考慮三個(gè)主電極形狀、布局和走向,同時(shí)對(duì)鍵合鋁絲長(zhǎng)短和走向也作了合適安排。以減少模塊內(nèi)部的分布電感,確保二單元的分布電感一致,從而解決模塊的噪音和發(fā)熱問(wèn)題,提高裝置效率。3.主要技術(shù)參數(shù)圖3是FRED模塊導(dǎo)通和關(guān)斷期間的電流和電壓波形圖,它顯示了FRED器件從正向?qū)ǖ椒聪蚧謴?fù)的全過(guò)程。其主要關(guān)斷特性參數(shù)為:反向恢復(fù)時(shí)間trr=ta+tb(ta為少數(shù)載流子存儲(chǔ)時(shí)間,tb為少數(shù)載流子復(fù)合時(shí)間);軟度因子S=(表示器件反向恢復(fù)曲線的軟度);反向恢復(fù)峰值電流:;反向恢復(fù)電荷。而導(dǎo)通參數(shù)為:反向重復(fù)峰值電壓URRM.;正向平均電流IF(AV);正向峰值電壓UFM;正向均方根電流IF(RMS)和正向浪涌電流IFSM等。圖2(a)預(yù)彎后的銅底板(b)銅底板與DBC基板焊接后的合格品圖3FRED導(dǎo)通和關(guān)斷期間的電流和電壓波形圖這里需要注意的是:trr隨所加反向電壓UR的增加而增加,例如600V的FRED。重慶快恢復(fù)二極管SF168CTMUR2060CTR是什么類型的管子?
快恢復(fù)二極管的總功率損耗與正向通態(tài)壓降VF,通態(tài)電流IF,反向電壓VR,反向漏電流IR,正向過(guò)沖電壓Vfp,反向恢復(fù)漏電流峰值Irp。以及反向電流下降時(shí)間tb等有關(guān)。盡管如此,對(duì)于給定的快恢復(fù)二極管應(yīng)用,通態(tài)電流和反向電壓通常應(yīng)用電路決定的,只要不超過(guò)額定使用條件即可。然而在給定的IF和VR條件下的VF,IR,Vrp,Irp和tb等二極管的特性卻是由所使用的快恢復(fù)二極管本身的性能決定的。我們能通過(guò)算式5清楚地看到,上述任何一個(gè)參數(shù)的升高都將導(dǎo)致功率損耗的増加。相反地,如果我們能夠降低其中的某些參數(shù)值,則可以降低功率損耗,在所有的功率損耗中,通態(tài)損耗所占比例,因此降低通態(tài)損耗是降低總功率損耗的主要路徑和方法。而對(duì)于通態(tài)損耗來(lái)講,正向電流由應(yīng)用條件和額定決定,為恒定值,占空比也由應(yīng)用條件決定,由算式1可以清楚地看到降低正向壓降是降低功率損耗的主要途徑。而正向壓降正是快恢復(fù)二極管本身的性能能力決定的。所以選擇低功耗二極管主要的要看在同等條件下的正向壓降。壓降越低的,其功耗也越低。
其型號(hào)為MFST),由于這種模塊與使用3~5平常整流二極管相比之下具反向回復(fù)時(shí)間(trr)短,反向回復(fù)峰值電流(IRM)小和反向回復(fù)電荷(Qrr)低的FRED,因而使變頻的噪聲減低,從而使變頻器的EMI濾波電路內(nèi)的電感和電容大小減少,價(jià)位下滑,使變頻器更易合乎國(guó)內(nèi)外抗電磁干擾(EMI)規(guī)范。1模塊的構(gòu)造及特征FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊是由六個(gè)超快恢復(fù)二極管芯片和一個(gè)大功率高壓晶閘管芯片按一定電路連成后聯(lián)合封裝在一個(gè)PPS(加有40%玻璃纖維)外殼內(nèi)制成,模塊內(nèi)部的電聯(lián)接方法如圖1所示。圖中VD1~VD6為六個(gè)FRED芯片,互相聯(lián)成三相整流橋、晶閘管T串接在電橋的正輸出端上。圖2示出了模塊外形構(gòu)造示意圖,現(xiàn)將圖中的主要結(jié)構(gòu)件的機(jī)能分述如下:1)銅基導(dǎo)熱底板:其機(jī)能為陶瓷覆銅板(DBC基板)提供聯(lián)結(jié)支撐和導(dǎo)熱通道,并作為整個(gè)模塊的構(gòu)造基石。因此,它須要具備高導(dǎo)熱性和易焊性。由于它要與DBC基板開(kāi)展高溫焊接,又因它們之間熱線性膨脹系數(shù)(銅為16.7×10-6/℃,DBC約不5.6×10-6/℃)相距較大,為此,除需使用摻磷、鎂的銅銀合金外,并在焊接前對(duì)銅底板要展開(kāi)一定弧度的預(yù)彎,這種存在s一定弧度的焊制品,能在模塊設(shè)備到散熱器上時(shí),使它們之間有充分的接觸,從而下降模塊的接觸熱阻。超快恢復(fù)二極管可以在汽車氙氣燈安定器上使用。
主電極的一側(cè)固定連通在連接橋板上,使主電極也能獲釋機(jī)器應(yīng)力和熱應(yīng)力,因此可通過(guò)聯(lián)接橋板以及主電極減低二極管芯片的機(jī)器應(yīng)力和熱應(yīng)力,有效性地下降了二極管在長(zhǎng)期工作中因機(jī)械震動(dòng)以及發(fā)熱所產(chǎn)生的機(jī)器應(yīng)力和熱應(yīng)力。2、本實(shí)用新型由于在殼體的頂部設(shè)有用于緊固件定位用的定位凹槽,而覆在殼體頂部的主電極上設(shè)有過(guò)孔并與殼體上的定位凹槽對(duì)應(yīng),由于螺釘安裝時(shí)的力矩方向?yàn)槌潭确较?,因此在模塊裝配及電極裝配的過(guò)程中,主電極不再受外部機(jī)器應(yīng)力的影響,故二極管芯片并未機(jī)器應(yīng)力的效用,在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)受到機(jī)器應(yīng)力的影響,提高了二極管工作可靠性。3、本實(shí)用新型通過(guò)軟彈性膠對(duì)下過(guò)渡層、二極管芯片、上過(guò)渡層、連接橋板、絕緣體以及主電極灌注密封,因此二極管芯片能通過(guò)軟彈性膠進(jìn)行保護(hù),不僅使連結(jié)橋板和主電極能獲釋因振動(dòng)而產(chǎn)生的機(jī)器應(yīng)力以及工作中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力,而且通過(guò)軟彈性膠使熱應(yīng)力不會(huì)功用于二極管芯片上,因此二極管工作可靠性獲取很大提高。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作更進(jìn)一步的詳實(shí)描述。圖1是已有非絕緣雙塔型二極管模塊的構(gòu)造示意圖。圖2是本實(shí)用新型的非絕緣雙塔型二極管模塊的構(gòu)造示意圖。其中1—底板,2—上過(guò)渡層。MUR1620CT二極管的主要參數(shù)。江西快恢復(fù)二極管MUR2040CT
快恢復(fù)二極管并聯(lián)應(yīng)用的均流問(wèn)題。TO263封裝的快恢復(fù)二極管MUR3060CTR
FRED的其主要反向關(guān)斷屬性參數(shù)為:反向回復(fù)時(shí)trr=ta+tb(ta一少數(shù)載流子在存儲(chǔ)時(shí)間,tb一少數(shù)載流子復(fù)合時(shí)間);反向回復(fù)峰值電流IRM;反向回復(fù)電荷Qrr=l/2trr×IRM以及表示器件反向回復(fù)曲線軟度的軟度因子S=tb/ta。而FRED的正向?qū)ㄖ饕獏?shù)有:正向平均電流IF(AV);正向峰值電壓UFM;正向均方根電流IF(RMS)以及正向(不反復(fù))浪涌電流IFSM。FRED的反向陰斷屬性參數(shù)為:反向反復(fù)峰值電壓URRM和反向反復(fù)峰值電流IRRM。須要指出:反向回復(fù)時(shí)間trr隨著結(jié)溫Tj的升高,所加反向電壓URRM的增高以及流過(guò)的正向電流IF(AV)的增大而增長(zhǎng),而主要用來(lái)測(cè)算FRED的功耗和RC保護(hù)電路的反向回復(fù)峰值電流IRM和反向回復(fù)電荷Qrr亦隨結(jié)溫Tj的升高而增大。因此,在選用由FRED構(gòu)成的“三相FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊”時(shí),須要充分考慮這些參數(shù)的測(cè)試條件,以便作必需的調(diào)整。這里值得提出的是:目前FRED的價(jià)錢(qián)比一般而言整流二極管高,但由于用到FRED使變頻器的噪聲大幅度減低(減低達(dá)15dB),這將直接影響到變頻器內(nèi)EMI濾波電路的電容器和電感器的設(shè)計(jì),使它們的尺碼縮小和價(jià)錢(qián)大幅度下滑,并使變頻器更能相符EMI規(guī)格的要求。此外,在變頻器中,對(duì)充電限流電阻展開(kāi)短接的開(kāi)關(guān),目前一般都使用機(jī)器接觸器。TO263封裝的快恢復(fù)二極管MUR3060CTR