功率半导体器件作为电力电子装置的核心元件,对于电力电子装置的性能以及可靠性具有决定性作用。近年来,以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体器件得到了学术界与工业界的广泛关注,并逐渐走入应用领域,成为了构建新一代电力能源系统的基础支撑。为了促进硅与宽禁带功率半导体的相关研究,特在《电工技术学报》上组织了本次专题,分享学习本领域专家学者们的研究成果。此次专题征稿得到了专家学者们的积极响应,收到多篇投稿,经过评审专家严格评审后,决定采纳其中11篇优秀论文予以刊登。文章涉及的研究内容可以概括为以下几个方面:
(1)功率半导体器件特性研究:明确器件特性是实现器件应用的基础,本专题中《考虑寄生振荡的IGBT分段暂态模型对电磁干扰预测的影响分析》提出了一种考虑寄生振荡的IGBT分段暂态模型,该模型提高了IGBT干扰源频谱的预测精度;《SiC MOSFET串联短路动态特性》介绍了SiC MOSFET串联短路的动态过程及其影响规律;《压接型IGBT芯片动态特性实验平台设计与实现》研制出压接型IGBT芯片动态特性实验平台。
(2)功率半导体器件在线监测研究:器件的在线监测可以明确系统运行状态与器件健康状态,对于系统保护设计、可靠性评估具有重要意义。《压接型IGBT器件封装退化监测方法综述》以压接型IGBT器件为研究对象,分析了微动磨损失效、栅氧化层失效等多种失效模式及对应的监测方法;《基于内置温度传感器的碳化硅功率模块结温在线提取方法》提出一种基于功率模块内置温度传感器的器件结温在线提取方法;《基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路》提出了一种基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路。
(3)功率半导体器件封装与可靠性研究:功率半导体器件封装结构与封装材料对于器件性能与可靠性有着重要的影响。《高压SiC器件封装用有机硅弹性体高温宽频介电特性分析》对宽频、宽温度范围内的有机硅弹性体介电特性展开研究;《计及芯片导通压降温变效应的功率模块三维温度场解析建模方法》提出了一种功率模块三维温度场解析建模方法,实现了片上温度场的准确描述。《IGBT模块寿命评估研究综述》总结了现有研究存在的难点,并对IGBT模块的寿命评估研究发展方向进行了展望。
本专题在筹备和执行过程中,得到了业内学者的广泛响应,也得到了《电工技术学报》编辑部的大力支持,相信此次专题征稿活动能够为我国功率半导体器件的研究和应用起到切实的推动作用。
2021年6月