本发明专利技术实施例公开了一种电力电子装置及其混合功率模块，和该混合功率模块的形成方法。其中，所述混合功率模块包括：IGBT开关器件；阴极与所述IGBT开关器件的集电极相连，阳极与所述IGBT开关器件的发射极相连的碳化硅肖特基势垒二极管；与所述IGBT开关器件栅极相连的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括：相互并联的第一电阻和第一二极管，以及与所述第一电阻和第一二极管的并联结构串联的第二电阻，以解决现有技术中碳化硅肖特基势垒二极管在反向恢复过程中存在的振荡现象，并消除IGBT开关器件的开通过程中存在的振荡现象，使得具有该混合功率模块的电力电子装置在工作时，存在显著的高频振荡现象的问题，使其正常工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率半导体器件制造
，尤其涉及一种电力电子装置及其混合 功率模块，以及一种混合功率模块的形成方法。
技术介绍
在汽车、家电、产业设备、机车牵引、电力系统等各个领域，降低逆变器及变频器的 电力损失都是必要课题，而这其中的功率半导体器件起着重要的作用。传统的硅基功率半 导体器件的性能在很多方面都已经接近材料的理论极限，导致其在实际应用中很难满足电 力电子系统对功率开关器件在阻断电压、通态电流、工作频率以及高温、高效等方面的新需 求。以碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和 电子漂移率高、热导率高等优异的物理特性，使得SiC电力电子器件在高压、高温、高效率、 高频率等应用领域具有极大的优势。SiC电力电子器件可以大幅度降低逆变器及变频器等 电力转换装置的损失，极大提高现有能源的转换效率，在传统工业领域和太阳能等新能源 领域都能发挥重要作用。碳化硅肖特基二极管的一种主要的应用是在电力电子装置中，作 为IGBT等开关器件的续流二极管。由于碳化硅肖特基势垒二极管属于多数载流子器件，具有开启电压小，反向恢复 电流小，反向恢复时间短，开关速度快等特点，因此，将碳化硅肖特基势垒二极管代替快恢 复二极管，作为IGBT等开关器件的续流二极管，不仅能有效的降低续流二极管的反向恢复 能量损耗，还能降低IGBT等开关器件的尖峰电流和开通能量损耗。又由于功率模块具有体积小、外壳与电极绝缘、可靠性高、安装方便等优点，因此， 在实际应用中，通常将碳化硅肖特基势垒二极管作为续流二极管与IGBT开关器件封装在 同一模块中，如图1所示，形成混合功率模块，从而有效降低功率模块的能量损耗，提高能 源的转换效率。但是，现有技术中碳化硅肖特基势垒二极管在反向恢复过程中存在明显的振荡现 象，同时导致IGBT开关器件的开通过程中也存在相同的振荡现象。这种振荡现象的存在将 使得具有该混合功率模块的电力电子装置出现显著的高频振荡，从而无法正常工作。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了 一种电力电子装置及其混合功率模 块，以及一种混合功率模块的形成方法，以解决现有技术中碳化硅肖特基势垒二极管在反 向恢复过程中存在的振荡现象，并消除IGBT开关器件的开通过程中存在的振荡现象，使得 具有该混合功率模块的电力电子装置在工作时，存在显著的高频振荡现象的问题，使其正 常工作。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案一种混合功率模块，包括IGBT开关器件；阴极与所述IGBT开关器件的集电极相连，阳极与所述IGBT开关器件的发射极相连的碳化硅肖特基势垒二极管；与所述IGBT开关器件栅极相连的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括相互并联的第一电阻和第一二极管，以及与所述第一电阻和第一二极管的并联结构串联的第二电阻。优选的，所述栅极偏置电路包括与所述IGBT开关器件栅极相连的所述第一电阻和第一二极管的并联结构；与所述第一电阻和第一二极管的并联结构另一端相连的第二电阻。优选的，所述栅极偏置电路包括与所述IGBT开关器件栅极相连的第二电阻；与所述第二电阻的另一端相连的所述第一电阻和第一二极管的并联结构。优选的，所述第一电阻的阻值大于1000 Ω。优选的，所述第一二极管为整流二极管。一种包括上述混合功率模块的电力电子装置。一种混合功率模块的形成方法，包括制备氮化铝衬板；在所述氮化铝衬板上形成图形化的金属层；在氮化铝衬板上形成IGBT开关器件、碳化硅肖特基势垒二极管、第一电阻和第一二极管的并联结构、第二电阻；将氮化铝衬板固定在基板上；实现IGBT开关器件、碳化硅肖特基势垒二极管与金属层电连接。优选的，所述基板为镀镍的铝碳化硅基板或镀镍的铜基板。优选的，还包括采用超声波清洗和化学清洗的方法，对所述基板和氮化铝衬板进行清洗。优选的，在所述氮化铝衬板上形成IGBT开关器件、碳化硅肖特基势垒二极管、第一电阻和第一二极管的并联结构、第二电阻包括采用丝网印刷技术，将焊料均匀涂在氮化铝衬板的焊接面上；采用高温回流焊接技术，将IGBT开关器件芯片、碳化硅肖特基势垒二极管芯片、第一电阻贴片元件、第一二极管贴片元件和第二电阻贴片元件焊接在所述氮化铝衬板的焊接面上。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例所提供的技术方案，通过在IGBT开关器件的栅极增加偏置电路， 且所述偏置电路包括相互并联的第一电阻和第一二极管，从而使得IGBT开关器件栅极的正向电流不受所述第一电阻和第一二极管并联结构的影响，能够正常导通，而反向电流由于所述第一电阻和第一二极管并联结构的影响，有效减小，进而使得所述偏置电路为所述 IGBT开关器件的栅极，提供稳定的栅极电流和栅极电压，使得碳化硅肖特基势垒二极管的阳极电压保持稳定，即IGBT开关器件的发射极电压保持稳定，切断碳化硅肖特基势垒二极管出现振荡的通路，有效的抑制或消除碳化硅肖特基势垒二极管反向恢复过程中的振荡现象。 附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术中混合功率1旲块的电路结构不意图2为现有技术中碳化硅肖特基势垒二极管的电流振荡现象示意图3为本专利技术实施例一中所提供的混合功率模块的电路结构示意图4为本专利技术实施例一中所提供的混合功率模块的一种电路结构示意图5为本专利技术实施例一中所提供的混合功率模块的另一种电路结构示意图6为本专利技术实施例一中所提供的电力电子装置的电路结构示意图7为本专利技术实施例二中所提供的混合功率模块的形成方法的流程示意图8-11为本专利技术实施例二中所提供的混合功率模块的形成方法的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，现有技术中具有该混合功率模块的电力电子装置在工作时，存在显著的高频振荡现象，影响其正常工作。专利技术人研究发现，这主要是因为现有技术中的混合功率模块，只是采用一个阻值合理的偏置电阻，对IGBT开关器件栅极输入端的栅极电压和电流进行调节。而在关断过程中，由于碳化硅肖特基势垒二极管的反向漏电流过大，不能瞬间在碳化硅肖特基势垒二极管的两端建立电压，导致碳化硅肖特基势垒二极管在关断过程中存在一定的反向恢复电流。该反向恢复电流流至IGBT开关器件，叠加在所述IGBT开关器件原有电流的基础上， 依次流过该IGBT开关器件的发射极、集电极，使得该IGBT开关器件集电极处的电流出现过冲，同时，为了保证该IGBT开关器件栅极-发射极之间的电压差，将诱使该IGBT开关器件的栅极叠加一个正向电流。又由于碳化硅肖特基势垒二极管为多数载流子器件，在反向恢复电流达到峰值电流后，将出现电流的迅速降低，从而使得该IGBT开关器件集电极处的电流迅速减小，同时， 为了保证该IGBT开关器件栅极-发射极之间的电压差，将诱使该IGBT开关器件的栅极叠加一个反向电流，从而改变该IGBT开关器件的发射极电压，即碳化硅肖特基势垒二极管的阳极电压，进而使得供电电源的寄生电感与IGBT开关器件、碳化硅肖特基势垒二极管形成的回路出现振荡现象，导致碳化硅肖特基势垒二极管反向恢复本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合功率模块，其特征在于，包括：IGBT开关器件；阴极与所述IGBT开关器件的集电极相连，阳极与所述IGBT开关器件的发射极相连的碳化硅肖特基势垒二极管；与所述IGBT开关器件栅极相连的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括：相互并联的第一电阻和第一二极管，以及与所述第一电阻和第一二极管的并联结构串联的第二电阻。
【技术特征摘要】
1.一种混合功率模块，其特征在于，包括IGBT开关器件；阴极与所述IGBT开关器件的集电极相连，阳极与所述IGBT开关器件的发射极相连的碳化硅肖特基势垒二极管；与所述IGBT开关器件栅极相连的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括相互并联的第一电阻和第一二极管，以及与所述第一电阻和第一二极管的并联结构串联的第二电阻。2.根据权利要求1所述的混合功率模块，其特征在于，所述栅极偏置电路包括与所述IGBT开关器件栅极相连的所述第一电阻和第一二极管的并联结构；与所述第一电阻和第一二极管的并联结构另一端相连的第二电阻。3.根据权利要求1所述的混合功率模块，其特征在于，所述栅极偏置电路包括与所述IGBT开关器件栅极相连的第二电阻；与所述第二电阻的另一端相连的所述第一电阻和第一二极管的并联结构。4.根据权利要求1任一项所述的混合功率模块，其特征在于，所述第一电阻的阻值大于 1000Ω。5.根据权利要求4所述的混合功率模块，其特征在于，所述第一二极管为整流二极管。6.—种包括权利要求1-5任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李诚瞻，刘可安，冯江华，史晶晶，彭勇殿，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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