湖北臺基半導體股份有限公司 臺基股份 TECHSEM
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    湖北臺基半導體股份有限公司位于襄樊市襄城南郊,峴山北麓,內資股份制企業。臺基公司是湖北省09年13家上市重點后備企業、湖北省100家優秀納稅企業、省重合同守信用單位,湖北省著名商標和精品名牌企業。公司注冊資本4420萬元,主營TECHSEM牌晶閘管及其模塊的研發、制造和銷售,是中國功率半導體器件的主要制造商之一,綜合實力位居國內功率半導體行業前三強。產品廣泛應用于金屬熔煉、工業加熱、電機調速、軟啟動、發配電等領域,以品種齊全、質量可靠、服務誠信享譽和暢銷全國,并銷往歐美、韓國、臺灣及東南亞等國家和地區。
    臺基公司人才齊全,產能優勢突出。現在職員工510人,其中享受國務院津貼專家1名,工程碩士8人,高級工程師12人,技術研發人員32人。公司是國家電力電子行業協會副理事長單位、湖北省高新技術企業,擁有省級企業技術中心。公司一直專注于大功率晶閘管及模塊的研發、制造、銷售及相關服務。目前,公司已形成年產80萬只大功率晶閘管及模塊的生產能力,是我國銷量領先的大功率半導體器件供應商。經過持續的技術引進和自主研發,公司已經掌握大功率晶閘管的核心技術。目前,公司正在研制具有國際級技術水平的6500V全壓接大功率晶閘管、焊接式模塊的制造技術以及IGBT的封裝技術,技術水平位于國內同行前列。
   公司建立了遍及全國的銷售網絡,在國內擁有約850家直營客戶(整機設備制造商),其中75家大客戶為電力電子應用領域的龍頭和骨干企業;同時還擁有49家特約經銷商,5家一般經銷商,觸角延伸至全國各地,銷售渠道在同業中具有明顯的比較優勢。報告期內,公司主導產品在國內連續保持年銷售數量領先,銷售收入前三位,其中在感應加熱應用領域的市場占有率超過50%,保持全國前列。綜合實力長期位居國內大功率半導體行業前三強。
    公司是國內大功率半導體器件領域為數不多的掌握前道(擴散)技術、中道(芯片制成)技術、后道(封裝測試)技術并掌握大功率半導體器件設計、制造核心技術并形成規模化生產的企業。公司現擁有5項專利,8項專利申請權(其中2項發明專利申請權),22項非專利技術。公司主要技術人員累計參與起草了11項國家或行業標準。公司以技術中心總協調、以技術開發部為依托開展研發,并與華中科技大學聯合設立儀華電力電子技術研究所(非法人機構);公司先后承擔了國家發改委、科技部、商務部的國家級重點火炬計劃項目等多項重點項目。
    公司2005年12月通過ISO9001:2000質量體系認證;2006年初公司產品通過了SGS通標公司的ROHS檢測;2007年12月,公司產品通過了CE認證,并錄入了鐵道部《機車重要件定點驗收目錄》; 2009年7月,公司通過了ISO9001:2008質量體系認證。公司2004年起一直被評為高新技術企業。
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  晶閘管串、并聯配對選擇及使用要求  
[2009-4-2]    字號:[][][]
 
      隨著電力電子設備向高壓、大電流、高功率方向的發展,越來越多的場合需用到數只晶閘管串、并聯連接作為一個臂使用。為保證各晶閘管工作時電壓及電流的均衡,需要在器件的選擇及使用中采取必要的措施。襄樊臺基公司(原襄樊儀表元件廠)采用“工藝控制+恢復電荷測試+串、并聯試驗篩選”的方法為用戶挑選配對器件,經過長期試驗和用戶使用,證明可有效地保證串、并聯器件動態工作參數的一致性。
一.             晶閘管的串聯使用
1.串聯晶閘管工作過程分析
      串聯晶閘管工作時,各器件的均壓是我們最關心的問題。如果將串聯器件的一個工作周期分成五個階段,可包括正向阻斷、開通、通態、反向恢復及反向阻斷階段。在正向及反向阻斷階段,串聯器件的電壓分配主要由其阻斷伏安特性決定,即特性硬、相同漏電流下阻斷電壓高的器件將承受較高的電壓。在開通階段,器件由斷態向通態過渡,如果器件開通的時間不一致,則后開通的器件在短時間內將承受過電壓。在反向恢復階段,器件由通態向反向阻斷狀態過渡,主電流反向抽取一定量的反向恢復電荷Qrr后,器件恢復反向阻斷能力。如果串聯器件的反向恢復特性不一致,則先恢復的器件將承受過電壓。
      根據上述分析,串聯器件的均壓使用主要需解決正反向阻斷、開通及恢復三種狀態下的電壓分配問題。近年來,襄樊臺基公司(原襄樊儀表元件廠)針對晶閘管在不同領域的串并聯應用要求,通過優化設計和工藝控制,大大提高了器件開通及恢復參數的一致性,同時開發了中、低頻晶閘管串并聯試驗設備,對串并聯器件進行進一步篩選。所生產的Y70KKG、Y76KKG、89KKG系列產品已批量串聯使用于2000-6000KW中頻感應加熱電源上。
 
2.串聯晶閘管器件選擇
      從理論上講,晶閘管的串聯使用需選擇阻斷特性、開通特性、恢復特性一致的器件。對臺基公司的器件,采用適當的外部均壓及門極強觸發措施后,實際使用中只需對器件的反向恢復特性進行控制即可。
      一般認為,選擇反向恢復電荷一致的器件,即可獲得良好的均壓,但實際使用中卻并不完全如此。串聯的器件只有在相同的恢復時間內,以相同的速率將各自的恢復電荷取完抽畢后,才能同時完成恢復 過程。如圖1,一個完整的恢復特性包括:反向恢復時間trr、反向恢復峰值電流IRR、恢復電荷Qr、恢復軟度因子等。同時恢復特性又是器件通態電流、電流下降率、溫度等條件的函數。單純根據某一條件下的恢復電荷測試值來挑選器件配對,并不能保證在不同實際應用條件下的可靠性。因此,臺基公司采用的是“工藝控制+恢復電荷測試+串聯試驗篩選”的方法為用戶挑選配對器件。只要用戶在訂貨時注明配對要求,即可得到具有良好串聯性能的器件。圖2為臺基公司串、并聯配對試驗臺。
3.串聯晶閘管器件使用注意事項
3.1 采用穩態和動態均壓措施
      為保證器件在阻斷狀態下的電壓均衡,可給每只串聯器件并聯一只均壓電阻Rp,如圖3所示。其阻值Rp的選取原則是在工作電壓下讓流過電阻的電流為器件在額定結溫下漏電流的2-5倍。
      由于器件的開通和恢復過程中可能存在差異,因此采用并聯阻容吸收電路進行動態均壓也是必不可少的。適當參數的吸收電路可將串聯器件的不均衡電壓限制在一定范圍內,如圖3所示。其取值與串聯器件恢復特性及工作條件有關,對于儀元公司的快速晶閘管,一般可選擇:
Cb=0.1-0.4µF, Rb=8-20W
具體數值可由調試決定。需注意,Rb、Cb應選擇無感電阻和無感電容,并用盡量短的線就近聯接在晶閘管兩端。在較高頻率工作時,Rb功耗可能會高達數千瓦,需考慮其功率和散熱問題。
3.2 門極觸發脈沖的要求
      晶閘管的開通過程受其門極觸發脈沖影響很大,強觸發脈沖可以減小器件開通時間,促使串聯器件同時開通。同時強觸發脈沖還具有減小器件開通損耗,增強器件di/dt承受能力的作用。因此,給串聯器件施加同步的、前沿極陡的、強度足夠的觸發脈沖是十分必要的。我們建議的觸發脈沖要求為:
觸發電流幅值:IGM=4-10IGT,觸發電流上升時間:tr低于1µs,如圖4所示。
3.3 串聯器件的熱平衡要求
這是許多用戶容易忽略的問題,由于器件的阻斷、開通、恢復等特性均隨芯片的溫度變化而變化,因此保證串聯器件在工作過程中的任一狀態及時刻都具有同步的溫度變化,是保證器件可靠均壓的基礎。在有可能的場合,可考慮讓串聯器件共用同一散熱體,以保證器件溫度的一致性。
二.             晶閘管的并聯使用
1.影響并聯器件電流均衡的因素
晶閘管的并聯使用,主要需考慮其通態的均流問題。實際使用中,影響器件均流的主要因素有:
a.  并聯晶閘管的開通時間不一致;
b.  并聯晶閘管的通態伏安特性不一致;
c.  并聯器件主電路配置不合理。
2.并聯晶閘管的選擇
根據上述分析,并聯晶閘管應選擇開通時間和通態伏安特性一致的器件。這里所說的通態伏安特性一致,并不是簡單的指在某一電流點上器件的壓降一致,而是指在器件工作的整個電流范圍內,均具有一致的壓降特性。由于器件實際特性的差異性,我們在給用戶匹配并聯器件時,優選考慮器件在正常工作大電流區段的壓降一致性,以保證用戶使用中器件的可靠性。用戶需要用到并聯器件時,可在訂貨時注明要求,并說明器件實際工作電流,臺基公司會根據用戶的具體情況,測試挑選合適的器件。
3.并聯晶閘管器件使用注意事項
3.1 主電路的合理配置
      并聯晶閘管器件使用時要特別注意每一條器件支路的阻抗一致性,如果并聯支路的配置不合理,則電阻、自感、互感的差異酒會導致電流的不均衡,如圖5所示。在大電流及多相交流裝置中,還需考慮各支路電流對附近金屬的渦流發熱影響及相與相之間的磁場影響。
 
3.2門極觸發脈沖的要求
      為增強器件開通時間的一致性,與串聯使用一樣,需對門極采用同步強觸發脈沖。要求:
觸發電流幅值:IGM=4-10IGT
觸發電流上升時間:tr低于1µs
      同時需考慮增加脈沖寬度或采用重復觸發措施。尤其是針對大電流、高阻斷電壓器件,在并聯使用時,器件開通時間的差異以及開通后門檻電壓的不一致,可能會導致并聯的高門檻電壓器件不能開通。適當的增加門極脈沖寬度,可使在小電流起始階段不能開通的器件隨著電流的增大重新開通。
3.3 溫度平衡及其它均流措施
      與晶閘管串聯使用一樣,需考慮并聯器件的溫度平衡問題。
      在一些場合,可考慮采用各晶閘管支路串聯電阻、電抗器或采用均流互感器進行強迫均流。
 
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