An Integrated Structure–Material Optimization Strategy for the Packaging of High-Voltage Insulated Gate Bipolar Transistors

绝缘栅双极晶体管 材料科学 双极结晶体管 击穿电压 碳化硅 结温 电场 电气工程 有限元法 晶体管 电压 光电子学 复合材料 功率(物理) 工程类 物理 结构工程 热力学 量子力学
作者
Lipeng Zhong,Wei Liu,Yingwei Xi,Feng Wang,She Chen,Qiuqin Sun,Youqing Sun,Guanghai Fei
出处
期刊:IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:29 (6): 2163-2170 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tdei.2022.3211225
摘要

High-voltage insulated gate bipolar transistors (IGBTs), such as silicon carbide (SiC)-based ones, are promising as wide bandgap (WBG) power modules. However, current IGBT packaging methods are unsuitable for high-voltage applications due to excessive electric field stress, which increases the risk of partial discharge or electrical breakdown, compromising their insulating property; a new packaging solution is, therefore, needed. In this study, an integrated structure–material optimization strategy through the combination of the finite-element method (FEM) and materials optimization is proposed to reduce the maximum electric field stress ( ${E}_{\text {max}}$ ) at the triple junction, i.e., the interface of the ceramic substrate, the metal electrode, and the polymer-based encapsulation, of an IGBT. In epoxy resin encapsulation, it was determined that a symmetrical and chamfered electrode structure with a smooth transition at the triple junction reduces ${E}_{\text {max}}$ from near 280 to 40 kV/mm at an operating voltage of 27.5 kV. Furthermore, when the permittivities of the substrate (AlN) and encapsulation materials (BaTiO3–resin composites) satisfy an optimal ratio, ${E}_{\text {max}}$ can be further reduced to 34 kV/mm (a 15% decrease). These results indicate that the integrated structure–material optimization strategy effectively enhances the insulating property of the high-voltage IGBTs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
恋如雪止应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
orixero应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
刚刚
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
恋如雪止应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
MuShan应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
YDX完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
852应助大大采纳,获得10
1秒前
1秒前
Logan应助brd采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
打打应助didi采纳,获得10
2秒前
李健的粉丝团团长应助0001采纳,获得10
3秒前
124578发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
不知道发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
无无无无无无完成签到,获得积分10
4秒前
SFFFF发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
an发布了新的文献求助10
5秒前
YDX发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
lnan发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
背后中心发布了新的文献求助10
8秒前
肌肉干细胞完成签到,获得积分10
9秒前
我是老大应助空咻咻采纳,获得10
9秒前
124578完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5770522
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5585594
关于积分的说明 15424400
捐赠科研通 4904070
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2638501
邀请新用户注册赠送积分活动 1586366
关于科研通互助平台的介绍 1541437