数字化转型：概念性名词浅谈（第七十讲）

大家好，今天接着介绍数字化转型的概念性名词系列。

（1）功率半导体模块

大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体的模块

功率半导体模块是大功率电子电力器件按功能组合后灌封形成的集成模块，其核心器件包括功率MOSFET、IGBT及功率集成电路。该模块通过标准化封装减小电路体积，主要类型包含功率模块、单片式集成模块和混合式集成模块。智能功率模块（IPM）集成了驱动电路、温度传感器及过流保护功能，部分型号采用引线框架技术连接功率开关。模块配置风冷或水冷散热系统，适配不同应用场景。超级结MOSFET塑封模块在液冷式算力服务器电源领域实现量产突破，覆盖台达、长城科技等头部厂商。车载OBC塑封模块布局超级结MOSFET、TGBT及SiCMOSFET产品线，为新能源汽车提供解决方案。功率单元模块包含驱动电路、缓冲电路和标准接口，支持多个模块互连组成电力电子装置。IGBT基本单元模块由1个IGBT和反并联二极管构成。

功率电子模块的集成度 　半导体模块之间的差异，不仅仅体现在连接技术方面。另一个差别因素是附加有源和无源器件的集成度。根据集成度不同，可分为以下几类：标准模块，智能功率模块（ipm），（集成）子系统。在ipm被广泛使用（尤其在亚洲地区）的同时，集成子系统的使用只刚刚起步。 　

1、智能功率模块（ipms） 　

智能功率模块的特点在于除了功率半导体器件外，还有驱动电路。许多ipm模块也配备了温度传感器和电流平衡电路或用于电流测量的分流电阻。通常智能功率模块也集成了额外保护和监测功能，如过电流和短路保护，驱动器电源电压控制和直流母线电压测量等。 　

然而，大部分智能功率模块没有对功率侧的信号输入进行电气隔离。只有极少数的ipm包含了一个集成光耦。另一种隔离方案是采用变压器 进行隔离。 　

通常，小规模的ipm的特点在于其引线框架技术。穿孔铜板用作功率开关和驱动ic的载体。通过一层薄薄的塑料或绝缘金属板进行散热。 　

用于中高功率应用的ipm模块的设计特点是将模块分为两个层次。功率半导体在底部，驱动器和保护电路在上部。本领域内名气最大的ipm是赛米控的skiip?，已面市超过了10年。这种无底板ipm系列产品的最大额定电流是2400a，包括一个驱动器和保护功能，加上电流传感器、电气隔离和电源。这些模块装在风冷或水冷冷却器上，并在供货前进行全面的测试。 　

一个有趣的趋势是将标准模块升级为ipm。可直接或使用带驱动电路（通过弹簧连接）的适配器板来进行升级。赛米控的skypertm驱动器是这方面理想的产品。 　

2、集成子系统 　

所有这些ipm的共同点是真实的“智能”，即将设定点值转换成驱动脉冲序列的控制器不包含在模块中。赛米控是250kw以下转换器用集成子系统的核心制造商。skaitm模块也是ipm，其特点是集成了dsp控制器，除脉宽调制外，还可进行其它通信任务。这些子系统也包含集成直流环节电容器，一个辅助电源，精密电流传感器和一个液体冷却器。

（2）金属–氧化物–半导体晶体管

金属–氧化物–半导体晶体管（MOSFET）是一种采用平面技术制造的场效应晶体管，广泛应用于大规模及超大规模集成电路中。作为半导体器件领域的核心技术之一，MOSFET主要用作二进制计算的逻辑电路，在数字电子设备中发挥关键作用。根据工作机制的不同，MOSFET可分为增强型和耗尽型两类，以适应不同的电路设计需求。

截至2020年12月17日，MOSFET根据阈值电压特性分为增强型和耗尽型两类：

• 增强型：在零栅极电压时处于关闭状态，需施加正电压才能形成导电通道；

• 耗尽型：在零栅极电压时已存在导电通道，需施加负电压才能关闭通道。

MOSFET是大规模及超大规模集成电路中采用得最为广泛的半导体器件，其高集成度、低功耗和高可靠性使其成为现代微电子技术的基石。尤其在数字逻辑电路中，MOSFET的开关特性为二进制计算提供了物理基础。

平面制造技术通过光刻、氧化、掺杂等工艺步骤，在半导体晶圆表面逐层构建晶体管结构。这一工艺的持续改进推动着集成电路的微型化，从微米级向纳米级演进，不断提升器件性能并降低生产成本。

本篇文章要介绍的就是这么多，我们下篇文章再见。