多个器件并联中的匀流匹配问题

所以有不均流现象，是由于器件的不同通态参数引起的，只有把握好关键的器件通态参数这一关，才是抓住了并联均流的主要矛盾。这一现象如图1所示。

2 通态理论和基本特性参数

　　多数电力半导体器件的通态伏安特性曲线都可用发展了的赫莱特（Herlet）关系式[8]来表征，即瞬时通态电压VTM表示通态结压降、通态体压降、以及接触压降之和。对于一个制作精良的器件，一般可以忽略接触压降（接触压降是符合欧姆定律的，即使制作水平差，也很容易将它筛选出去），由通态结压降Vj、通态体压降Vm公式

　　公式（3）是一个复杂的函数形式，通态电流对通态电压的重大影响是隐含在其各个参量上的。

　　尽管公式（3）的函数形式很复杂，但在充分考虑载流子间散射效应、俄歇复合效应、端区复合效应后，按照一定的程序，完全可以计算出VTM，并且是理论符合实际的通态伏安特性曲线，如果并联器件都取接近的通态伏安特性曲线，那么均流问题会解决得很好。

　　还可以将复杂的公式（3）表征的函数，用最简单的函数形式，如0、0.5、1 次幂指数和一个简单对数来近似描述，写成如下形式

　　式中4 个常数A、B 、C、D 完全可以用4 个测试点的数据代入，通过解行列式而得到VTM。

　　很显然，运用公式（3）或（4）可以得到通态参数的精确数据和实测结果，但还不方便用于并联均流匹配工作。

　　为此在器件额定工作点附近做直线近似，寻找一个规范的解决办法。利用图2，简单介绍这种处理问题的规范的方法。

　　图2 中，V1 是0.5ITM 下的峰值电压，V2 是1.5ITM 下的峰值电压，VTM 是ITM 下的峰值电压，ITM为通态峰值电流，ITM=3（或仔）IT AV，IT AV是正半波平均电流。

　　由图2很容易得到下式关系式。

　　通态峰值电压

　　这里，通态门槛电压VTO，是由通态近似直线与电压轴的交点所确定的通态电压值；通态斜率电阻rT，是由通态近似直线的斜率计算出的电阻值。通态门槛电压VTO，通态斜率电阻rT是衡量通态特性好坏的标志性参数，是通态特性本质的反映。

　　几乎所有电力电子的应用书籍在并联均流上，都有一句“尽量选用特性参数一致的器件”。器件参数那么多，仅通态参数就有几十个，究竟如何选取呢？有的选取以通态平均压降VT一致作为均流匹配的原则，有的选取以额定通态峰值电压VTM一致作为均流匹配的原则，实践表明其局限性都很大。我们认为依据用户实际工作电流，选取通态门槛电压VTO值、通态斜率电阻rT值一致才是并联器件均流的正确匹配原则。

　　用公式（3）或（4）计算，或者直接用峰值电压测试仪测出V1、V2 值，代入公式（5）~（7），立即得VTO 值、rT值以及VTM 值，选取VTO、rT接近的一组就是均流匹配成功的一组。

3 测试结果和计算匹配

　　应用户要求，尚需给出在ITM=300 A，即ITAV=100 A时的并联均流匹配的分组结果，这是实际使用中的真实的常规情况。为此，以ITM=300 A为中心，分别以150 A和450 A作为新的V1、V2值的测试或计算电流，利用表1 中的450 A的结果，再加150 A的结果，如表2 所列。在表2中的参数上加了角标O，是为了和表1中的参数符号相区别，表2中的数据一目了然，无需多加说明。

4 结语

　　1）由表1 到表2，从I TM=900 A到ITM=300 A，也即从通态伏安特性曲线的高电流段下降到低电流段，反映结电压的门槛电压是降低的，这正是并联均流所需要的。而反映体内压降的斜率电阻是稍许增加的，但这并不影响并联均流。出于并联均流的需要，在产品样本中，给出两套通态门槛电压、通态斜率电阻值是完全必要的，有的国外样本就是这样做的。

　　2）两个表中的数据都是近期在联均流测试中获得的数据，看上去有些理想化，不够典型，但作为并联均流测试筛选匹配器件的方法是很清晰的。通常认为并联均流的器件必须选同一批次的，因而测试筛选匹配工作容易得多，即免去了开通时间一致的匹配筛选。器件并联均流中的测试（或计算）电流的选取必须由用户的实际电流而定，这是特别要注意的前提条件。

　　3）上述并联均流的方法是经过多次失败总结而得来的，我们曾采取的方法有：

　　（1）将注重点放在开通参数上，如确保触发参数一致，然而，当在应用中确保了门极触发脉冲的幅度和宽度后，其对并联均流的影响很小；

　　（2）将注重点放在通态平均电流IT AV和通态平均压降VT上，按文献[1]提供的均流系数的方法进行匹配筛选，虽然通过了用户的应用要求，但总还不够理想，这是因为通态平均压降VT 反映的是稳定后的平均效果，这样变化因素更多更难控制，不如采用瞬时值优越；

　　（3）采用额定通态峰值电压VTM值进行匹配筛选，仅以一点值且往往又不是真正的工作点值为筛选参数，所以其局限性更大。

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