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                                   SEMITOP——Good Alternative of Discrete Power Devices

1　引言
　　semitop家族包含有semitop 1，semitop 2， semitop 3和最新的semitop 4。每類產(chǎn)品均有2個耐壓等級:600v和1200v，使用的是npt或 trench igbt芯片。新推出的semitop 4驅(qū)動電機時功率可達22kw，將最新的igbt芯片封裝在一個緊湊的包裝里。它是目前的semitop1、2、3模塊的延續(xù)產(chǎn)品。

2　semitop和分立功率器件的比較
　　semitop使用的是賽米控的專利skiip技術（②skiip技術 = 壓接技術 + 不帶銅基板）。該產(chǎn)品最初研發(fā)的目的就是為了在各種需要高集成度，絕緣以及高可靠性的應用場合可供選擇來取代分立功率器件。semitop使用的壓接技術讓芯片直接焊接在含有陶瓷襯底的基板上。
這種結構使得semitop具有如后面敘述過的特性。
2.1　semitop 比分立功率器件具有更高集成度

圖1　外形圖

圖 2　semitop cib 模塊等于21個分立功率器件

　　semitop 具有可根據(jù)客戶要求而靈活設計的拓撲結構而且是高集成度的模塊。典型的一個例子是它可以將整流，制動以及逆變?nèi)考稍谝粋€模塊里。參考圖1和圖2。具有cib（③cib = 整流單元 + 逆變單元+ 制動單元）拓撲結構帶溫度傳感器的單個semitop模塊等于 21個分立功率器件. 從這點來看，semitop遠比分立功率器件緊湊和節(jié)省空間。
2.2　semitop 比分立功率器件擁有更低的熱阻和高可靠性
　　semitop 不帶銅基板，這是和分立功率器件非常大的一個區(qū)別。圖3可以很清晰的看出。
熱阻是表征物體熱傳導能力的物理量。當兩種物質(zhì)接觸時，熱阻越大表明熱傳導越差。對于功率器件而言，熱阻大則意味著使用時散熱能力差。
semitop 具有比分立功率器件低的多的熱阻是由于:
　　陶瓷襯底比分立功率器件所用的絕緣材料(如絕緣片)擁有更好的熱傳導性，因此使得semitop的結到散熱器的熱阻要低于分立功率器件。參考圖4。

圖 3 semitop和分立功率器件的基板比較

圖 4　semitop模塊和分立功率器件的熱阻對比

semitop具有比分立功率器件更好的可靠性是由于:

　　陶瓷基片擁有和igbt芯片材料硅相似的cte(熱膨脹系數(shù))。參考圖5。

圖5　不同材料的cte

　　使用了skiip技術。沒有不同熱膨脹系數(shù)材料的大面積剛性連接。自身結構可以緩沖各種機械應力。
　　由于陶瓷和igbt的硅芯片熱膨脹系數(shù)非常相似，保證了長時間的熱循環(huán)中半導體的熱膨脹不至于差距太大而容易疲勞和斷裂。這一點也是semitop對于分立功率器件的優(yōu)勢，就是更高的可靠性。
2.3　semitop 是絕緣結構而分立功率器件沒有絕緣
　　semitop模塊里的陶瓷襯底具有非常優(yōu)良的絕緣性能和熱性能。相比而言，分立功率器件沒有絕緣。將不同的分立功率器件裝配到一個散熱器上時用戶需要保證在不同器件部分保持絕緣性。而這又是一個很大的缺陷因為如果存在高壓而引入的絕緣裝置如絕緣片卻具有較差的熱阻。semitop 標準的絕緣電壓可以達到3kv。 在絕緣這點上，semitop比分立功率器件有優(yōu)勢。
2.4　semitop 相對分立功率器件價格非常有競爭力以及安裝成本更低
　　如果比較表面的價格當然是分立功率器件比semitop要便宜。但是必須考慮當使用了集成方案后會帶來的整個應用上開支極大的減少。
　　為了更好的分析價格筆者來深入探討下在裝配中花費的細節(jié)。實現(xiàn)一個三相逆變，如果使用分立功率器件，即便在最好的igbt集成了續(xù)流二極管的情況下，也需要6個器件，6個螺絲，6個墊圈和6個絕緣材料。但是如果用semitop ，只需要僅僅一步就可以很輕松的把整個逆變器安裝在散熱器上了，這樣也降低了裝配的失效率。
　　基本上，semitop 可以為用戶提供如下便利:
　　節(jié)省時間。只需要一個螺絲就可以安裝模塊到散熱器上，比分立功率器件而言安裝起來更省時；
　　由于安裝材料減少，裝配的花費降低；
　　減少對散熱器處理；
　　不需額外的絕緣材料。也節(jié)省了開支；
　　減??；
　　尺寸；(更小的 pcb, 更小的散熱器)
　　元件減少，更佳的熱膨脹系數(shù)帶來的高可靠性。
　　除了上述的優(yōu)點外，semitop 還具有一些分立功率器件不可替代的其他優(yōu)勢。比如由于采用專利skiip技術，不同熱膨脹系數(shù)材料連接間沒有大面積剛性接觸。semitop 自身的結構可以良好的緩沖外部的機械應力，而且它內(nèi)部的雜散電感比分立功率器件要小。
　　將分立功率器件裝配時必不可少的花費考慮進去，semitop 并不會貴而且還給客戶帶來非常多的方便。
　　對于具體的費用比較請詳細咨詢賽米控當?shù)劁N售人員。也可訪問www.semikron.com尋求支持。

2　semitop的應用介紹
　　semitop 產(chǎn)品具有非常廣的拓撲結構來應用于不同的場合。在不改變拓撲結構的情況下增加外觀尺寸可以提高電流值。
　　semitop 不僅僅是電機驅(qū)動市場的標準模塊，它有著非常靈活的拓撲結構。特別是usp制造商非常欣賞semitop 平臺并且要求發(fā)展專門方案來滿足對于特殊應用的需要。對于以降低成本和高可靠性為主要目的的應用場合semitop 都是采用最優(yōu)化設計。
　　由于semitop 拓撲結構的靈活性以及產(chǎn)品范圍很廣，所以適合應用在非常多不同的場合。典型的應用是中小功率電機驅(qū)動，電焊機，感應加熱，ups，以及 過程控制，自動化應用或電動車等。

3　結束語
　　semitop 比分立功率器件集成度更高，可靠性更強，更低的花費并且絕緣。它是分立功率器件的優(yōu)良替代品。 靈活多變的拓撲結構在semitop 單個模塊可以實現(xiàn)。顯而易見semitop 是在尋找高集成度，可靠性以及低成本功率器件的用戶的最佳選擇。