Силовые полупроводники

Мощные высоковольтные тиристоры для импульсных применений, производства ЗАО «Протон-Электротекс» ...arrow.gif

Черников А.А., Гончаренко В. П., Мизинцев А. В., Сурма А. М., Титушкин Д. А. / АО "Протон-Электротекс".

Технологическая линия производства IGBT модулей ...arrow.gif

Болыдрев А. Ю., Ставцев А.В. / АО "Протон-Электротекс".
Валев С.Н. / ООО «АЙ ВИ ТЕК ЭЛЕКТРОНИКС».

Процесс непрерывного развития лежит в основе успеха любой компании, при этом отношения с партнёрами во многом определяют скорость движения вперёд и качество конечного продукта. Можно отметить, что АО «ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС» в кооперации с технологическими партнёрами достаточно быстро смогли вывести линейку IGBT-модулей на рынок, применяя самые передовые конструкторские и технологические решения.

Низкотемпературное спекание серебра для повышения надежности силовых приборов ...arrow.gif

Дмитрий Титушкин, Александр Ставцев, Константин Ставцев, Алексей Сурма / "Протон-Электротекс".

В статье обсуждаются вопросы повышения надежности силовых полупроводниковых приборов с диаметром полупроводникового кристалла 80 мм и более за счет применения технологии низкотемпературного соединения кремниевых кристаллов и молибденовых дисков с использованием наночастиц серебра. Исследована часть пористости получаемого соединительного шва и циклостойкости экспериментальных образцов, определена области оптимальных давлений и температур технологического процесса соединения.

Особенности применения сварочных диодов ... arrow.gif

Специалистами "Протон-Электротекс" разработаны рекомендации по применению сварочных диодов.

Измерительное оборудование Протон-Электротекс ... arrow.gif

Семенов Павел / "Протон-Электротекс", Начальник Лаборатории автоматизации.

В современном мире силовые полупроводниковые приборы (СПП) находят всё более широкое применение. С развитием промышленности и новых видов энергетики возрастают требования по нагрузочной способности СПП. Для удовлетворения этих требований зачастую приходится прибегать к совместному использованию СПП в высоконагруженных цепях, что обуславливает особые требования к точности измерений основных характеристик приборов, а также к надежности и производительности измерительного оборудования. Для этих целей Лаборатория автоматизации Протон-Электротекс разработала линейку измерительных систем, отвечающих самым жёстким требованиям по точности и скорости работы, обладающую большой гибкостью и удобством работы для всех категорий пользователей от операторов и обслуживающих служб, до технологов и инженеров по качеству.

Анализ силового полупроводникового прибора таблеточной сборки типа Т353-800-32-82-УХЛ2 азиатского производства под маркировкой ЗАО «ПротонЭлектротекс» г. Орел ... arrow.gif

Звягинцева О.А. / "Протон-Электротекс", инженер по технической поддержке.

Особенности применения IGBT модулей "Протон-Электротекс" ... arrow.gif

Отдел технической поддержки.

Новые возможности изготовления мощных быстродействующих тиристоров ... arrow.gif

Титушкин Дмитрий / "Протон-Электротекс", инженер-технолог.
Черников Анатолий / "Протон-Электротекс", заместитель технического директора по новой технике.
Сурма Алексей / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Матюхин Сергей / "Госуниверситет – УНПК"

В статье обсуждаются новые возможности изготовления мощных быстродействующих тиристоров за счет применения технологии низкотемпературного соединения кремниевых кристаллов и молибденовых дисков посредством синтеринга на серебряную пасту. Эта технология объединяет все преимущества несплавного метода (free floating silicone technology) и сплавления на силумин (alloying to siluminium). Применение этой технологии позволяет изготавливать быстродействующие тиристоры  с диаметром полупроводникового кристалла 100 мм и более. Новые приборы имеют повышенную циклостойкость и быстродействие, а также меньшее тепловое сопротивление.

Мощные мягкие быстровосстанавливающиеся диоды для высокоэффективных инверторных систем ... arrow.gif

Александр Писарев / "Протон-Электротекс", инженер-технолог.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.

Разработаны быстровосстанавливающиеся диоды с мягким восстановлением, устойчивые к процессу обратного восстановления при больших скоростях изменения тока обратного восстановления (dIrrm/dt) и высоком обратном напряжении источника (UR), за счёт применения технологии протонного облучения, синтеринга и введения n’- буфера, и предназначенные для использования в качестве обратных диодов для высоковольтных ключей на базе IGBT и IGCT.

Широкий диапазон мощностей в модульном дизайне ... arrow.gif

Эрик Реманн (Erik Rehmann)/ маркетинговый директор GvA Leistungselektronik GmbH (Германия).
Даниэль Рюкерт (Daniel Rückert)/ менеджер по продукции.

Готовые к использованию инверторы ряда производителей оборудования различных классов мощностей позволяют с легкостью реализовать конкретные проекты аппаратуры силовой электроники, поскольку не требуют разработки дорогостоящего силового агрегата преобразователя. Пользователь получает готовое комплексное и квалифицированное решение, однако вариабельность и наличие особых пожеланий клиента часто не принимаются в расчет. Новая гибкая модульная система преобразователей электрической мощности VARIS™ отвечает таким требованиям.

Автоматизация процессов складирования на современном промышленном предприятии ... arrow.gif

Михаил Чикин / менеджер по закупкам.

В 2012 году специалистами компании разработана и внедрена в эксплуатацию автоматизированная система управления складом — WMS. WMS представляет собой комплекс утилит, объединяющий основные операции ERP SyteLine, которые сотрудники используют при получении единиц хранения на склад или выдаче с него.

Новые мощные тиристоры с повышенной нагрузочной способностью ... arrow.gif

Александр Писарев / "Протон-Электротекс", инженер-технолог.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.

Компания ЗАО «Протон-Электротекс» провела научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с целью освоения производства нового поколения тиристоров на базе 4” (100 мм), отличающегося повышенной надежностью, увеличенной областью безопасной работы и улучшенными эксплуатационными характеристиками. В настоящий момент производство подготовлено к серийному выпуску таких тиристоров, имеющих блокирующие напряжения от 1800 В до 6500 В.

Технология прецизионной регулировки статических и динамических параметров высоковольтных тиристоров ... arrow.gif

Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Владимир Кисляков / "Протон-Электротекс", инженер-технолог

В связи с ростом мощности преобразовательных устройств силовой полупроводниковой электроники все более востребованными сегодня становятся высоковольтные и сильноточные тиристоры, адаптированные для применения в последовательном и/или параллельном соединениях. Тиристоры, комплектующие параллельные сборки, должны иметь высокую идентичность ВАХ во включенном состоянии, тиристоры для применения в последовательных сборках – высокую идентичность характеристик обратного восстановления. Общим требованием для всех этих применений является наличие идентичных и, желательно, минимизированных температурных зависимостей указанных характеристик.

Использование компьютерного моделирования в производстве силовых полупроводниковых приборов ... arrow.gif

Александр Писарев / "Протон-Электротекс", инженер-технолог.
Сергей Матюхин / Госуниверситет-УНПК, доктор физ.-мат. наук.

При изготовлении приборов под конкретные требования заказчика приходится либо опираться на аналитические зависимости, либо изготавливать опытные партии. Однако изготовление опытных партий приводит к существенному увеличению сроков поставки готовых приборов, и в ряде случаев это невозможно. Использование каких-либо аналитических зависимостей при решении данного вопроса может приводить к неожиданным результатам. При налаживании гибкого производства, адаптированного под конкретные требования заказчика, данные факторы должны быть полностью исключены. Возникла потребность в дополнительном вспомогательном инструменте - компьютерном приборно-технологическом моделировании.

Современное производство силовых полупроводниковых приборов – гибкое производство ... arrow.gif

Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.

Силовые полупроводниковые приборы являются одним из наиболее важных элементов всей силовой электроники – именно тип силовых приборов, совокупность их характеристик, надежностных показателей, определяют сегодня ее облик. Вследствие этого к современному производству силовых полупроводниковых приборов предъявляется ряд жестких и специфических требований.

Методы повышения качества измерения характеристик СПП в области статических потерь ... arrow.gif

Алексей Полещук / инженер лаборатории автоматизации

Производители СПП прилагают множество усилий по максимальному снижению статических потерь проводимости при сохранении остальных параметров СПП на требуемом уровне. Результатом такого подхода является наличие некоторого разброса параметров СПП в партии приборов, даже в случае применения современных технологий. При этом достаточно малый разброс характеристик, в пределах 10-15% процентов, способен оказать ключевое влияние на сравнительную нагрузочную способность приборов вследствие ограничений по допустимому тепловыделению на кристалле в диапазоне больших токов. С другой стороны, очень часто присутствует необходимость коммутации токов, величина которых превышает токонесущую способность кристаллов большого диаметра (90мм и более). В этом случае возникает необходимость параллельного соединения СПП в единый узел, приборы в котором должны быть прецизионно подобраны по параметрам для достижения их симметричного нагружения и выравнивания тепловыделения. Вышеперечисленные задачи обуславливают необходимость максимально точного измерения параметров СПП, отвечающих за статические потери проводимости, в данном случае падения напряжения в открытом состоянии (VTM), для их корректной классификации и селективной группировки для параллельного соединения.

Особенности эксплуатации и монтажа силовых полупроводниковых приборов ... arrow.gif

Станислав Стригунов / инженер-конструктор

Статья представляет собой обзор конструктивных исполнений приборов, производимых ЗАО "Протон-Электротекс", а также общие правила по эксплуатации и рекомендации по монтажу.

Новые симметричные ограничители напряжения с повышенной допустимой импульсной мощностью и энергоемкостью ... arrow.gif

Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.
Юрий Локтаев

Обсуждаются особенности конструкции и технологии изготовления кремниевых симметричных ограничителей напряжения (ОНС) с повышенной допустимой импульсной мощностью и энергоемкостью. Предложен усовершенствованный полупроводниковый элемент, который содержит скрытые n’ - слои с уменьшенным удельным сопротивлением, локализованные в активной области полупроводникового элемента, там, где возможен полноценный двухсторонний теплоотвод. Методами компьютерного моделирования и экспериментально исследованы особенности характеристик ОНС в зависимости от расположения и других параметров скрытых n’ – слоев. Показано, что новые приборы имеют малое динамическое сопротивление ВАХ, допустимую импульсную мощность рассеяния свыше 60 кВт на 1 см2 активной площади и энергоемкость около 50 Дж на 1 см2 активной площади.

Бескорпусные сварочные диоды с повышенной стойкостью к электротермоциклированию ... arrow.gif

Александр Писарев / "Протон-Электротекс", инженер-технолог.
Сергей Матюхин/ Орловский государственный технический университет, доктор физ.-мат. наук.

Компания «Протон-Электротекс» расширяет номенклатуру сварочных диодов в таблеточном исполнении. В настоящее время требуются диоды, способные пропускать большие токи, для того чтобы сократить число параллельно включенных приборов. Для этих целей был разработан Д063-11500 с блокирующим напряжением до 600 В при температуре 180 0С.

Новые высоковольтные мощные тиристоры со встроенными в полупроводниковую структуру элементами защиты в аварийных режимах: защита от перенапряжения ... arrow.gif

Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.
Юрий Локтаев

Новые высоковольтные мощные тиристоры со встроенными в полупроводниковую структуру элементами защиты в аварийных режимах ... arrow.gif

Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.
Пантелей Дерменжи
Юрий Локтаев

Важным направлением совершенствования конструкции мощных тиристоров, которое позволяет увеличить их надежность, является применение элементов самозащиты, интегрируемых в кремниевую структуру тиристорного элемента, что позволяет исключить выход из строя при возникновении несанкционированного режима работы.

Высоковольтные тиристоры, адаптированные для применения в последовательных сборках, для применения в аппаратах плавного пуска электродвигателей ... arrow.gif

Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Игорь Ветров / "Протон-Электротекс", начальник лаборатории автоматизации.
Дмитрий Пресняков

Несмотря на значительное развитие преобразовательной техники на базе полностью управляемых полупроводниковых ключей (IGBT, GTO, IGCT), сегодня по-прежнему технически оправданным и востребованным остается применение «традиционных» мощных тиристоров для ключей управляемых выпрямителей, а также устройств плавного пуска электродвигателей. Особенно актуально применение тиристоров в устройствах, рассчитанных на работу с сетью переменного тока 6/10 кВ и выше, т.к. здесь устройства на базе тиристоров и по ценовым характеристикам и по энергоэффективности (к.п.д) пока вне конкуренции. Соответственно, актуальными являются разработка и производство высоковольтных мощных тиристоров.

Технология протонного облучения для улучшения характеристик
силовых диодов и тиристоров ...
arrow.gif

Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Владимир Губарев
Валерий Столбунов

Описана автоматизированная технологическая линия для протонного облучения СПП, позволяющая имплантировать атомы водорода в кремниевую структуру на глубину до 1000 мкм.

Идентификация основных причин отказов СПП таблеточной конструкции в процессе эксплуатации ... arrow.gif

Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.

Приведены наиболее распространенные виды отказов, а также рекомендации по их профилактике.

Семь смертных грехов силовой электроники ... arrow.gif

Werner Bresch / генеральный директор GvA Leistungselektronik.

Полупроводниковые приборы находят свое применение во многих сферах силовой электроники, где необходимы контроль и сохранение высоких мощностей. В конструкторских отделах предприятий прилагаются огромные усилия, чтобы разработанное сотрудниками оборудование могло надежно работать длительное время и соответствовало требованиям на практике. Возникающие при этом дополнительные расходы на разработку оборудования довольно высоки, как и стоимость самого оборудования. При этом удивительным является факт наличия недоработок или конструктивных упущений, сводящих на «нет» предшествующие старания. Зачастую приходится подчиняться необходимости минимизации производственных затрат. Однако в этом есть одно «но». Нередко экономия может составить пару центов и как раз на том, на чем экономить вообще не следовало бы. Рассмотрим наиболее распространенные проблемы.

Новые силовые полупроводниковые приборы производства ЗАО «Протон-Электротекс» ... arrow.gif

Юрий Локтаев
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.
Алексей Сурма / "Протон-Электротекс", начальник научно-технического центра.
Анатолий Черников / "Протон-Электротекс", зам. тех. директора по новой технике.

ЗАО «ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС» - одна из ведущих в России компаний в части в разработки и производства высокомощных полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, модулей на их основе, охладителей. Выпускаемая продукция охватывает практически всю гамму силовых тиристоров и диодов на напряжения от 100 до 6500 В, средние токи от 100 до 3000 А. Тиристоры и диоды выпускаются как в таблеточном, так и в штыревом конструктивных исполнениях. Кроме тиристоров и диодов, предназначенных для работы на промышленной частоте, выпускаются быстродействующие и частотно-импульсные тиристоры, быстровосстанавливающиеся диоды, в том числе диоды с мягкой характеристикой обратного восстановления. Выпускается также широкая номенклатура модулей, на базе диодных и тиристорных элементов в различных схемных конфигурациях, в полностью прижимном конструктивном исполнении с изолированным основанием. Модули выпускаются на напряжения до 6500 В, средние токи 100 - 1250А.

Работа для робота ... arrow.gif

Павел Семенов / начальник лаборатории автоматизации

Специалисты лаборатории автоматизации ЗАО «Протон - Электротекс» разработали и внедрили в эксплуатацию автоматизированный комплекс для испытания силовых полупроводниковых модулей - АКИМ. Комплекс представляет собой сложный РТК и предназначен для измерения следующих параметров: - высоковольтного пробоя изоляции, - блокирующего напряжения, - характеристик затвора, - Utm при комнатной температуре и при максимальной температуре перехода (Tjmax). Возможно измерение всего модельного ряда производимых приборов (модулей), как с различной внутренней коммутацией, так и в различных корпусах.

Моделирование зависимости ударного тока от длительности и числа импульсов прямого тока, протекающего через силовой полупроводниковый прибор... arrow.gif

Сергей Матюхин / Орловский государственный технический университет, доктор физ.-мат. наук.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.

Получены аналитические выражения, описывающие зависимость ударного тока от длительности и числа импульсов прямого тока, протекающего через силовой полупроводниковый прибор. Путем сравнения теоретических расчетов с результатами компьютерного моделирования проверена адекватность полученных выражений.

Моделирование температурной зависимости вольтамперной характеристики силовых полупроводниковых приборов ... arrow.gif

Сергей Матюхин / Орловский государственный технический университет, доктор физ.-мат. наук.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.

Получены аналитические выражения, описывающие температурную зависимость прямой и обратной ветви вольтамперной характеристики силовых полупроводниковых приборов. Путем сравнения теоретических расчетов с экспериментальными данными проверена адекватность полученных выражений.

Последовательное и параллельное соединение силовых полупроводниковых приборов ...arrow.gif

Материал подготовлен сотрудниками лаборатории эксплуатационной надежности.

Максимальные токи и блокирующие напряжения выпускаемых СПП ограничены, и часто однотипные СПП приходится соединять в группы для увеличения мощности разрабатываемого оборудования. Основные типы соединений при этом следующие: — Параллельное – используется при необходимости увеличения максимального тока; — Последовательное – используется при необходимости увеличения максимального блокирующего напряжения; — Смешанное – параллельное + последовательное.

Общий подход к расчету снабберных RC-цепей ... arrow.gif

Игорь Ветров / начальник лаборатории автоматизации.

При разработке мощных преобразовательных установок, особенно работающих на высоких частотах, необходимо учитывать режимы восстановления СПП и возникающие при этом выбросы напряжения. Основным способом минимизации выбросов обратного напряжения является применение снабберных RC-цепей, включенных параллельно СПП.

Особенности применения основных видов силовых тиристоров и диодов ... arrow.gif

Материал подготовлен сотрудниками лаборатории эксплуатационной надежности.

Большое значение при проектировании преобразовательных устройств имеет правильный выбор типа силовых полупроводниковых приборов. Несмотря на важность этого вопроса, единых методических указаний по выбору силовых полупроводниковых приборов не существует. Тем не менее, мы постараемся предоставить справочную информацию, которая, возможно, поможет сориентироваться во всем многообразии видов приборов.

Моделирование нестационарных тепловых процессов и расчет допустимых токов перегрузки силовых полупроводниковых приборов ... arrow.gif

Сергей Матюхин / Орловский государственный технический университет, доктор физ.-мат. наук.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.

Изложены физические основы численного моделирования нестационарных тепловых процессов в структурах силовых полупроводниковых приборов. Разработан алгоритм численного расчета допустимых токов перегрузки. Представлены результаты моделирования тепловых процессов при работе тиристора Т243-500 и диода ДЛ343-630-34.

Коммутационные параметры силовых полупроводниковых приборов, характеризующие их переключение из проводящего в непроводящее состояние ... arrow.gif

Сергей Матюхин / Орловский государственный технический университет, доктор физ.-мат. наук.
Александр Ставцев / "Протон-Электротекс", технический директор.

Рассмотрены коммутационные параметры, характеризующие переключение силовых полупроводниковых приборов из проводящего состояния в непроводящее (их выключение) под действием импульса обратного напряжения. Предложена математическая модель, описывающая зависимость этих параметров от силы прямого тока и скорости его спада перед выключением. Разработаны алгоритмы восстановления этой зависимости по экспериментальным данным.

Оригинал или подделка? Выявление источника всех зол ... arrow.gif

Вернер Бреш / генеральный директор GvA Leistungselektronik.

В последнее время участились случаи жалоб, направленных к производителям со стороны потребителей по поводу увеличивающегося количества приборов, выходящих из строя. Анализы отказа показывают, что эти силовые полупроводники являются подделкой либо списанными по каким-то причинам. Так каким же образом можно защитить себя, и куда ведут следы появившихся подделок?