CN102751323A - 基于igbt模块的短路连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IGBT模块的短路连接结构,IGBT模块包括主电极和控制极,主电极包括集电极和发射极,控制极包括集电极、发射极和栅极,控制极的发射极和栅极间连接有短路连接片,短路连接片包括纵长形基体,基体上设有相互间隔的第一安装孔和第二安装孔,第一安装孔和第二安装孔均设置为纵长形,第一安装孔和第二安装孔宽度相同且长度不同。本发明中短路连接片上第一安装孔和第二安装孔设计合理,能够根据不同IGBT模块控制极的栅极与发射极之间的距离动态调节,尺寸较薄,且有镀层处理,能够防止出现氧化问题。

Description

基于IGBT模块的短路连接结构
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域,特别是涉及一种基于IGBT模块的短路连接结构。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
参图1、图2所示,IGBT的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十kHz频率范围内,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通,从而IGBT开通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOS管截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止,则IGBT处于关断状态。因此,IGBT通过电压信号可以控制开通和关断。
IGBT芯片为MOSFET结构,芯片栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄,其击穿电压一般达到20-30V,使用时,要求不超过20V,因此静电也会导致IGBT栅极击穿,从而损坏IGBT,  因静电而导致栅极击穿是IGBT芯片失效的常见原因之一。IGBT模块内部一般具有多个IGBT芯片,IGBT芯片间采用并联或者串联结构连接,IGBT模块在运输过程中,如果IGBT模块没有做静电保护措施,包装或者人为因素,极有可能造成部分或者全部IGBT芯片的静电击穿,从而直接导致模块失效损坏,另外,组装使用IGBT模块之前,必须首先消除人手上和身上的静电(通过高电阻的接地线释放静电),再在接地的导电垫板上操作IGBT模块,在操作过程中,要拿模块主体,不可直接接触IGBT模块各电气端子,尤其是控制极端子。
现有IGBT模块序列范围很广,电压从6500V到600V,电流范围从3600A到15A不等。生产厂家以国际知名厂家为主,如英飞凌、ABB、三菱、西门康、IR等,所有的IGBT模块都需要进行控制极的短路连接,不同的IGBT模块厂家采用不同的方法进行IGBT模块发射极和栅极的短路连接,而且由于不同应用领域对IGBT模块的电气要求不同,模块尺寸的大小、引出控制极各不相同,因此IGBT模块的短路连接方式也各有不同。
因此,针对上述技术问题,有必要提供一种基于IGBT模块的短路连接结构,以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种可连接控制极的发射极和栅极距离不同的IGBT模块短路连接结构。
为了实现上述目的,本发明实施例提供的技术方案如下:
一种基于IGBT模块的短路连接结构,IGBT模块包括主电极和控制极,所述主电极包括集电极和发射极,控制极包括集电极、发射极和栅极,所述控制极的发射极和栅极间连接有短路连接片,所述短路连接片包括纵长形基体,所述基体上设有相互间隔的第一安装孔和第二安装孔,所述第一安装孔和第二安装孔均设置为纵长形,第一安装孔和第二安装孔宽度相同且长度不同。
作为本发明的进一步改进,所述第一安装孔和第二安装孔的长度比例在1:2~1:4之间。
作为本发明的进一步改进,所述基体外侧包括间隔设置的两个平面和两个向基体两端凸出的弧面。
作为本发明的进一步改进,所述第一安装孔和第二安装孔包括间隔设置的两个平面和两个弧面。
作为本发明的进一步改进,所述基体厚度为1~2mm。
作为本发明的进一步改进,所述基体为无氧铜材料。
作为本发明的进一步改进,所述基体表面上还包括一个镀镍层。
由以上技术方案可以见,本发明实施例提供的基于IGBT模块的短路连接结构中短路连接片上第一安装孔和第二安装孔设计合理,能够根据不同IGBT模块的控制极的栅极与发射极之间的距离动态调节,本发明中的短路连接片尺寸较薄,且有镀层处理,能够防止出现氧化问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明中记载的一些实施例,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1为现有技术中IGBT的结构示意图;
图2为现有技术中IGBT的电路图形符号示意图;
图3为本发明一优选实施方式中基于IGBT模块的短路连接结构的短路连接片结构示意图。
其中:100、短路连接片;    10、基体;    20、第一安装孔;
30、第二安装孔。
具体实施方式
本发明公开了一种基于IGBT模块的短路连接结构,IGBT模块包括主电极和控制极,主电极包括集电极和发射极,控制极包括集电极、发射极和栅极,控制极的发射极和栅极间连接有短路连接片,短路连接片包括纵长形基体,基体上设有相互间隔的第一安装孔和第二安装孔,第一安装孔和第二安装孔均设置为纵长形,第一安装孔和第二安装孔宽度相同且长度不同。
优选地,第一安装孔和第二安装孔的长度比例在1:2~1:4之间。
优选地,基体外侧包括间隔设置的两个平面和两个向基体两端凸出的弧面。
优选地,第一安装孔和第二安装孔包括间隔设置的两个平面和两个弧面。
优选地,基体厚度为1~2mm。
优选地,基体为无氧铜材料。
优选地,基体表面上还包括一个镀镍层。
本发明提供的IGBT模块短路连接结构中的短路连接片上第一安装孔和第二安装孔设计合理,能够根据不同IGBT模块栅极与发射极之间的距离动态调节,本发明中短路连接片尺寸较薄,且有镀层处理,能够防止出现氧化问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
参图3所示为本发明优选实施方式中基于IGBT模块的短路连接结构的短路连接片结构示意图,该短路连接片100包括纵长形基体10,基体10上设有相互间隔的第一安装孔20和第二安装孔30,第一安装孔20和第二安装孔30均设置为纵长形。其中,第一安装孔20和第二安装孔30宽度相同且长度不同。
在图3所示的实施方式中,基体10采用无氧铜材料,厚度为1~2mm,表面上还包括一个镀镍层,如此设计不仅尺寸较薄,还能够防止出现氧化问题,延长了短路连接片的使用寿命。
进一步地,基体10的外侧表面由两个平面和两个向基体两端凸出的弧面,优选地,弧面是直径以基体10的宽度为直径的半圆柱形侧面。在基体10上设有相互间隔的第一安装孔20和第二安装孔30,第一安装孔20和第二安装孔30沿着基体10纵长方向的中线排布,第一安装孔20和第二安装孔30沿基体的纵长方向上长度不同,垂直于纵长方向的宽度相同,第一安装孔20和第二安装孔30的长度比例在1:2~1:4之间。优选地,在本实施方式中第一安装孔20和第二安装孔30的两端也为向外凸出设置的弧面,当然在也可以设置为其他形状,如第一安装孔20和第二安装孔30均设置成矩形也可以达到本发明的效果。另外,基体10也可以设置成矩形等形状。
IGBT模块都需要进行控制极的短路连接,不同的IGBT模块厂家采用不同的方法进行IGBT模块发射极和栅极的短路连接,而且由于不同应用领域对IGBT模块的电气要求不同,模块尺寸的大小、引出控制极各不相同,发射极和栅极的距离不等。IGBT模块控制极上通常都会有M4螺母设计,连接时采用十字槽螺钉将短路连接片固定在M4螺母内,从而实现将IGBT模块的栅极与发射极短路连接。第一安装孔20与第二安装孔30分别连接IGBT模块发射极和栅极(或栅极和发射极),由于第一安装孔20与第二安装孔30的长度设置可以动态调节,因此本发明中的短路连接片能够连接发射极和栅极不同距离的IGBT模块。在本实施方式中,短路连接片所能连接的最短距离为一个十字槽螺钉安装于第一安装孔20的最下端,另一个十字槽螺钉安装于第二安装孔30的最上端,短路连接片所能连接的最长距离为一个十字槽螺钉安装于第一安装孔20的最上端,另一个十字槽螺钉安装于第二安装孔30的最下端,介于最短距离和最长距离间时,根据距离可以调节十字槽螺钉在第一安装孔20和第二安装孔30在纵长方向上的位置。
由以上技术方案可以见,本发明实施例提供的IGBT模块短路连接结构中的短路连接片上第一安装孔和第二安装孔设计合理,能够根据不同IGBT模块栅极与发射极之间的距离动态调节,且本发明中的短路连接片尺寸较薄,同时具有镀层处理,能够防止出现氧化问题。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于IGBT模块的短路连接结构,IGBT模块包括主电极和控制极,所述主电极包括集电极和发射极,控制极包括集电极、发射极和栅极,所述控制极的发射极和栅极间连接有短路连接片,其特征在于,所述短路连接片包括纵长形基体,所述基体上设有相互间隔的第一安装孔和第二安装孔,所述第一安装孔和第二安装孔均设置为纵长形,第一安装孔和第二安装孔宽度相同且长度不同。
2.根据权利要求1所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述第一安装孔和第二安装孔的长度比例在1:2~1:4之间。
3.根据权利要求1所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述基体外侧包括间隔设置的两个平面和两个向基体两端凸出的弧面。
4.根据权利要求1所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述第一安装孔和第二安装孔包括间隔设置的两个平面和两个弧面。
5.根据权利要求1所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述基体厚度为1~2mm。
6.根据权利要求5所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述基体为无氧铜材料。
7.根据权利要求6所述的基于IGBT模块的短路连接结构,其特征在于,所述基体表面上还包括一个镀镍层。
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