面向高功率密度电能变换器的功率半导体模块研究现状综述
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海军工程大学电磁能技术全国重点实验室

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中图分类号:

TN305

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JCJQ 计划项目(2020-JCJQ-ZD-105)


Review of Power Semiconductor Modules for High Power Density Power Converters
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    摘要:

    功率半导体模块是电能变换器的核心能量转换单元,其合理的设计可以有效提升电能变换器的功率密度,针对现有研究缺乏系统总结的问题,依次从材料-芯片-封装-驱动四个层面较为系统地总结了提升变换器功率密度的方法,分别是:使用宽禁带材料、改进芯片结构、采用先进封装和改进驱动设计。总结了不同方法提升变换器功率密度的原理,并对基于功率半导体模块设计提升变换器功率密度的现有研究进行分类对比;梳理出现有研究的主要挑战,并对未来的发展趋势进行展望。

    Abstract:

    Power semiconductor modules are the core energy conversion units in power converters.By optimizing their design, the power density can be significantly enhanced.However,Current design methods lack systematic summaries. To address this, this paper presents a systematic summary across three levels: material, chip, packaging and gate drive. This includes utilizing wide bandgap (WBG) materials, enhancing chip structure, adopting advanced packaging and improving gate drive design. The underlying principles behind these methods for increasing power density are summaried, and recent advancements are categorized and compared. The primary challenges in current research are highlighted, and the future development trend is forecasted.

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  • 收稿日期:2023-11-08
  • 最后修改日期:2024-03-03
  • 录用日期:2024-03-06
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