Установка для определения электротепловых параметров и характеристикмощных транзисторовMOSFET и IGBT

Актуальность
1. В настоящее время мощные транзисторы MOSFET и IGBT являются главными элементами силовой электроники.
2. Опыт их эксплуатации показывает, что MOSFET и IGBT — одни из самых ненадёжных приборов в электронике.
3. Наиболее эффективный способ повышения надёжности силовых полупроводниковых приборов — подбор по электротепловым параметрам. На данный момент в отечественной промышленности нет методик и оборудования, позволяющих осуществлять контроль качества транзисторов.
4. Создание и внедрение методов контроля качества и подбора мощных MOSFET и IGBT, а также технических средств позволит:
увеличить надёжность транзисторов и преобразователей;
сократить расходы на обслуживание преобразователей и эксплуатацию приборов,
снизить материальный ущерб в результате уменьшения количества отказов.

Цель проекта
Создание высокопроизводительного диагностического оборудования для контроля качества силовых транзисторов с полевым управлением MOSFET и IGBT по электротепловым параметрам и характеристикам.

Научная новизна
1. Разработаны математические модели силовых транзисторов с полевым управлением для исследования электротепловых процессов, протекающих в них при эксплуатации.
2. Разработан метод определения значений электротепловых параметров мощных транзисторов MOSFET и IGВТ.

Математическая модель ТПУ
МЭП – модель электрических процессов (rDS(on) – сопротивление канала в открытом состоянии, ДТ – датчик тока, ДН – датчик напряжения, УМ – умножитель).
ТМ – тепловая модель (Rthd и Cthd – тепловое сопротивление и теплоёмкость кристалла, Rthh и Cthh – корпуса, Rths и Cths – теплостока).
где Tj – температура кристалла; a, b, с – коэффициенты.

Функциональная схема
измерительного комплекса
1. Устройство реализовано с помощью средств, предлагаемых компанией National Instruments.
2. Программная часть выполнена в среде графического программирования LabVIEW.
3. Связь ПК с аппаратной частью осуществляется с помощью универсальной платы сбора данных NI PCI-6251.
Рис. 1 — Функциональная схема комплекса

Макет разрабатываемого диагностического
комплекса

Гистограммы распределений величин параметров
и характеристик группы транзисторов

1. Заводы изготовители:
а) ОАО «Электровыпрямитель»,
б) группа предприятий «Ангстрем»,
в) ОАО «ОКБ „Искра“»,
г) ЗАО «Группа-Кремний» и др.
2. Большое количество предприятий, занимающихся разработкой и созданием электрических преобразователей и систем управления на основе MOSFET и IGBT.
Потенциальные потребители