Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

Николенко Е.С.

Московский технологический университет (МИРЭА)

Испытательно-измерительный комплекс аппаратуры для определения тепловых и электрических характеристик и параметров силовых полупроводниковых приборов/

Постановка задачи

Растущие потребности в энергии промышленных и гражданских объектов выводит на первый план проблему передачи и преобразования электрической энергии. Величины передаваемой и преобразовываемой мощности измеряются мегаваттами. Такие уровни коммутируемой мощности предъявляют высокие требования к обеспечению надёжности мощных преобразовательных устройств.

Основу современных преобразовательных устройств составляют силовые полупроводниковые приборы (СПП), качество изготовления которых определяет надёжность преобразователя в целом. Потенциально высокая надёжность СПП гарантируется только при обеспечении оптимальных температурных и электрических режимах эксплуатации.

Вентильные коммутаторы мощных преобразователей требует применения полупроводниковых ключей, рассчитанных на токи в десятки тысяч ампер и напряжения до десятков киловольт. Однако современной полупроводниковой промышленностью пока не созданы такие приборы. Поэтому в мощных преобразователях применяется групповое последовательное, параллельное и последовательно-параллельное включение СПП.

При этом важнейшим условием обеспечения требуемого уровня надежности СПП является идентичность приборов по характеристикам и параметрам. Наиболее важными являются электрические и тепловые характеристики и параметры. Однако при производстве СПП из-за несовершенства технологического процесса изготовления наблюдается разброс параметров их характеристик. В связи с этим при изготовлении преобразователей на основе группового соединения СПП необходимо осуществлять их подбор по нескольким основным параметрам.

В настоящее время при изготовлении преобразователя обычно подбор приборов осуществляется только по электрическим параметрам. Такой способ подбора не является достаточным для обеспечения их надежности, так как электрические параметры СПП существенно зависят от температуры полупроводниковой структуры. Основным тепловым параметром СПП является тепловое сопротивление переход-корпус R_thjc Подбор по данному параметру весьма затруднён так как по известным методикам [1, 2] требуются большие временные и энергетические затраты на его определение. Однако информация о величине R_thjc позволяет сгруппировать СПП в преобразователе таким образом, чтобы существенно снизить как абсолютные значения температуры их структур, так и их разброс. В связи с этим разработка новых способов измерения и определения тепловых и электрических характеристик и параметров СПП и высокопроизводительной испытательно-измерительной аппаратуры на их основе является актуальной задачей.

Литература:

1. ГОСТ 24461-80 (СТ СЭВ 1656-79). Приборы полупроводниковые силовые. Методы измерений и испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1981. - 56 с.

2. Рабинерсон, А. А. Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов / А. А. Рабинерсон, Ашкинази Г. А. - М. : Энергия, 1976. - 296 с.