[发明专利]一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块

说明书

一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块，由上、下两个桥臂组成，每个桥臂由2个型号相同的Si IGBT芯片、1个SiC MOSFET芯片和1个Si二极管芯片并联组成。所述混合电力电子模块中的上桥臂IGBT的集电极、MOSFET的漏极和二极管的阴极连接在一起，并与所述混合电力电子模块的阳极功率端子相连；IGBT的发射极、MOSFET的源极和二极管的阳极连接在一起，并与所述混合电力电子模块的中性点端子相连；下桥臂结构与上桥臂对称，下桥臂的IGBT集电极、MOSFET漏极与二极管阴极连接在一起，并与所述混合电力电子模块的中性点相连，IGBT的发射极、MOSFET的源极和二极管的阳极连接在一起，并与所述混合电力电子模块的阴极功率端子相连。

技术领域

本发明涉及一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，传统半导体材料(如Si、GaAs等)制成的功率器件特性受到自身材料的限制，已经无法适应高功率电力电子器件在高温、高频、大功率等极端环境下的工作。因此，人们慢慢将目光转向SiC、GaN等第三代高温半导体材料的研究。

目前市面上使用的SiC模块主要包括：采用SiC肖特基二极管和Si IGBT组成的SiC混合电力电子模块和采用SiC肖特基二极管和SiC MOSFET组成的纯SiC模块。SiC模块与传统的Si模块相比虽然具有更低的导通电阻、更高的击穿场强、更高的导热率和更快的电子漂移速率，但是其价格却十分昂贵，其价格往往比一般Si模块高出3～5倍。并且，目前的SiC模块发展受制于其封装形式，采用传统Si模块的封装形式会产生15～70nH的寄生电感，其工作温度也将低于150℃，这些都将大大限制SiC模块发挥其最佳性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块，在降低模块成本的同时提升模块性能。

由于IGBT在关断时有电流拖尾现象，所以其工作频率一般不会超过20kHz，而MOSFET在关断时不存在电流拖尾现象，但是其额定电流太低。本发明采用混合电力电子模块的形式将IGBT和MOSFET并联，不仅能够使其拥有更高的开关频率也可以使其拥有更大的额定电流。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块，其特征在于：采用Si IGBT与SiCMOSFET并联构成一个桥臂。

所述的混合电力电子模块是一种单相桥式模块，由上、下两个桥臂组成。每一个桥臂又由2个型号相同的Si IGBT芯片、1个SiC MOSFET芯片和1个Si二极管芯片并联组成。

所述的混合电力电子模块中有6个信号端子和3个功率端子，3个功率端子分别位于模块的两侧，其中阳极功率端子和阴极功率端子位于模块的右侧，中性点端子位于模块的左侧。所述的6个信号端子分别为IGBT门极信号端子、MOSFET门极信号端子、上桥臂驱动信号公共端子、IGBT门极信号端子、MOSFET门极信号端子和下桥臂驱动信号公共端子。其中上桥臂的3个信号端子位于中性点功率端子的后侧，下桥臂的3个信号端子位于中性点功率端子的前侧。