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长命可控硅(晶闸管)模块 

                                                     3-1    长命晶闸管(可控硅)模块

我国留学专家受法国导师指点,跟踪第三代晶闸管模块多年,决定引进。因它:①采用玻璃钝化硅芯片,防潮防腐防氧化;②采用高级DBC底板,工作寿命指标为标准的10倍以上,国际领先;③温升低且长期稳定;④产品成熟,价格不再昂贵。它用于军工、出口、电力化工煤矿等要求可靠性高的场合。
一、特点
·高级DBC底板使模块工作寿命指标,承受冷热冲击次数至少高过标准10倍(氧化铝DBC底板为5倍)。
·散热能力最强,同等条件温升最低且长期稳定。
·单向导电性指标,“漏电流”实测值只及我国标准的1/200且长期稳定。
·浪涌电流为额定值的19~42倍(我国标准16倍)。
·配上PEVIO牌瞬态衰减器,可承受4KV脉冲群、浪涌过电压, 1万次冲击而不烧断。经验证明:用户自制RC电路衰减过电压能力不够,难以适应我国严酷的工业电磁环境。于是,高可靠性场合,有人采用额定电压3.3KV的模块,价格高,还承受不了4KV的瞬态过电压。
二、电连接:模块内含二个晶闸管芯作“通用电连接”型式,代号为C,见下图。1、2、3为功率端,配有不锈钢螺钉,可作为一个整流臂,用于直流电路;也可把2、3端短接成一个端,1为另一端,构成“反并联”连接,用于交流电路。5、6端分别为二个晶闸管对应的“门极控制”端,可用电线锡焊后引出。
 

 

三、主要应用:整流变流器、充电器、、无功补偿器、节电器、交流调压器、电动机软启动器、固态开关等。
四、模块底板:市上晶闸管模块多是第一代产品,见图1。厚3mm铜底板、普通陶瓷层、硅芯片的热膨胀系数相差很大,冷热易开裂。它使用几个月后,层间逐渐开裂,管压降增大、发热严重导致损坏。其工作寿命指标,承受冷热循环试验次数为我国现行标准的1倍。
第二代模块采用氧化铝DBC(Direct Bonding Copper)底板,见图2,氧化铝(白色)陶瓷与铜皮键合成一体不开裂;与硅芯片的热膨胀系数相差不太大,不易开裂。其工作寿命指标,承受冷热循环试验次数为我国现行标准的5倍。欧美日厂家处于试生产阶段,质量尚待稳定。我国处于研制阶段。
第三代模块采用高级DBC底板,见图3。高级陶瓷层与铜皮键合成一体不开裂;与硅芯片的热膨胀系数最接近,难以开裂,耐冷热冲击、耐热老化,工作寿命最长,可靠性最高。所以称为“长命”。
福建省电子产品监督检验所”和“(西安)国家电力电子产品质量监督检验中心”联合做破坏性试验证实,本产品承受冷热循环试验次数为我国现行标准的10倍,3个样品都没损坏(标准允许损坏1个),而且都仍然为优等品:管压降为1.57~1.67V(标准允许下降1.1倍);“漏电流”只及标准的1/200,见检测报告。试验专家叹为观止。
第一代晶闸管模块       图2 第二代晶闸管模块        图3 第三代晶闸管模块
 
图1 第一代晶闸管模块 图2 第二代晶闸管模块 图3 第三代晶闸管模 
 

五、型号

 

 

六、技术数据
单管峰值电压1600V;临介电流变化率di/dt=150A/uS;临介电压变化率dv/dt=1000V/uS;结温T=-40+125,工作室温=-10+60,模块实际温升参考值410K超温限产品须订货。绝缘电压3KVac/1分钟。触发时间Tgd均为2Us。门极不触发电压Vgd=0.25V,门极不触发电流Igd=10Ma。其他参数见下表。                               

 
参数
MTC27-16CM                             
MTC49-16CM
MTC60-16CM
MTC116-16CM
MTC130-16CM
MTC250-16CM
MTC320-16CM
MTC500-16CM
电流
平均Iavm
27 A
49 A
60 A
116 A
130 A
250 A
320 A
500A
有效Irms
50 A
80 A
100 A
180 A
300 A
400 A
500 A
785A
浪涌电流倍数Ism/Iavm  
19
23
25
19
42
34
29
30
I2t   K*A2S
1.35
6.6
11.2
25.3
151
360
420
1125
门极功率Pgm
10 W
120 W
漏电流Irrm
3 mA
5 mA
10 mA
40 mA
当It=? 时
正向管压降Vt
80A
1.64V
200A
1.75V
200A
1.57V
300A
1.50V
300A
1.36
600A
1.36
600A
1.32V
1200A
1.3
门极
电压
Vto
0.85
0.85
0.85
 0.80
0.80
0.85
0.80
0.80
反向                     
峰值 Vrgm= 10V
门极
触发
电压
Vgt=1.5 V
2.5V
2V
2V
2V
电流
Igt=100 mA
150 mA
150 mA
150 mA
300mA
挈住电流Il
450 mA
300 mA
200 mA
200 mA
400mA
维持电流Ih
200 mA
200 mA
150 mA
150 mA
300mA
关断时间Tq
150μS
150μS
150μS
150μS
200μS
200μS
350μ

七、应用要点:1、模块额定电流 Irms应大于负载额定电流的3~5倍。实践表明,模块额定电流偏小和瞬态过电压冲击是半导体模块损坏的基本原因,估计占95%。
 2、实践表明,380V星形连接的交流电路也应选择1600V的晶闸管。此外,在功率端1、2、3之间应该接“瞬态电压抑制器”可承受4KV以下的瞬态过电压,适应严酷的工业环境。其工作寿命1万次。
八、模块安装:1、模块底板与散热器之间的接触面一定要平整光滑、清洁;如有毛刺、沙砾,可能刺伤底板造成电击穿。接触面之间应垫上本公司的导热绝缘垫片(一次性使用);再用螺钉均匀地适度拧紧。接触面之间涂导电膏可避免接头过热,防腐防氧化。
2、外接导线应与铜鼻焊接,铜鼻用本公司的螺钉拧紧在模块功率端上,不可强扭。铜鼻最好镀银,连接孔不宜过大。本公司的镀银紫铜连接片只可连接2、3端。
图1 MTC27~116安装尺寸 
图2 MTC130安装尺寸 
图3 MTC250、320安装尺寸 

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