双极模块仍然是工业工频应用的强大且经济高效的解决方案。虽然此类电路的基本操作没有改变，但电源模块的封装技术不断改进。自 1975 年发明以来，SEMIPACK 隔离基板整流器模块已发展成为涵盖多种电流和拓扑的广泛产品线。它已成为 50/60Hz 整流器和交流控制器的标准，并广泛应用于电机驱动、UPS 系统和过程控制等市场。
SEMIPACK 产品线（图 1）现在涵盖六种不同的外壳，其中包含二极管和/或晶闸管，标称电流额定值从 60A (SEMIPACK 1) 到超过 1300A (SEMIPACK 6)。这些模块配置为非受控（二极管/二极管）、半控（晶闸管/二极管）和全控（晶闸管/晶闸管）整流。晶闸管/晶闸管模块还可以轻松配置为交流控制（反并联）。这些模块的构造因范围而异。较低功率模块具有引线键合和焊接连接，较大类型具有类似于胶囊设备的压力结构。
六种住房尺寸中的每一种都经过了单独的修改。初的型号 SEMIPACK 1 已经经历了五代变革，以保持其市场的地位。现在，第六代 SEMIPACK 1.6 现已推出，具有全范围的电流额定值。这为所有双极应用带来了的性能和电流能力。
模块构建
SEMIPACK 1 模块采用成熟的引线框架、基板上芯片和基板结构。这些 20 毫米宽的模块中使用铜基板可改善热扩散，并为不同类型的散热器提供坚固的安装表面。对于第6代 SEMIPACK 1，内部结构已发生变化。这些变化提高了热性能并减少了材料，从而显着提高了成本/性能比。
SEMIPACK家族
图 1.SEMIPACK 系列。图片由博多电力系统提供
内部结构比较。
图2. 内部结构比较。图片由博多电力系统提供
首先，双极半导体芯片下方的材料堆叠已大大简化（图 2，顶部）。这大大降低了从芯片到基板的热阻 (R th(jc) )。与上一代产品相比，SEMIPACK 1.6 从半导体结到外壳的稳态热阻降低了 46%（图 2，底部）。
其次，SEMIPACK 1.6 中的基板尺寸已减小。显然，这节省了宝贵的铜，模块的总重量从 95 克减少到 75 克（-18%）。但在前几代 SEMIPACK 中，该底板也有螺孔，并提供安装压力以将模块固定到散热器上。这需要在基板上进行复杂的弯曲，以确保安装后与散热器的均匀接触。在 SEMIPACK 1.6 的“混合”设计中，增强塑料外壳包围基板并提供安装压力。这允许更简单的基板几何形状，从而大大增加芯片下方散热器的有效接触面积。基板和散热器之间改进的金属对金属接触面积也意味着需要更少的热界面材料。 SEMIPACK 1.6 与上一代产品相比，整体外壳至散热器热阻 R th(cs)降低了 35%（图 3），典型值为 0.09K/W。
图3. 外部结构比较。图片由博多电力系统提供
尽管结构发生了这些变化，但外部尺寸、安装位置和电气端子均与前一代 SEMIPACK 1 相同。这意味着现有的机械设计可以受益于更高的性能。作为行业标准封装，SEMIPACK 可以取代相同占地面积的过时整流器。
应用性能
从典型电路运行期间产生的半导体结温来看，第六代产品的热性能得到了明显改善。常见的工业电路之一是线路馈电、三相桥式整流器。这可以通过单个散热器上的三个 SEMIPACK 1 模块轻松构建。电桥的输入是典型的线电压（例如，400VAC、50Hz），直流输出经过滤波以向典型负载（例如，逆变器）提供电流。这样的电路可以使用在线 SemiSel 仿真工具轻松仿真，该工具可通过 Semikron Danfoss 网站访问。这个使用的工具包括所有 SEMIPACK 类型的模型，并快速给出给定条件下的半导体结温。在此示例中，散热器上的三个 SEMIPACK 模块采用 45°C 进气进行强制风冷。如果假设整流器输出上的逆变器正在驱动电机，那么通常还要考虑 3 秒、180% 的过载。
考虑到这些条件，可以对第 5代和第6代双二极管 (SKKD) SEMIPACK 进行比较（图 4）。每个第5代 SEMIPACK 1 首先使用整流桥输出电流进行仿真，导致过载条件下结温达到建议的工作极限。正如整个行业的设计惯例，建议的工作温度限制比数据表中列出的结温低 10°C。
例如，当三相整流器的输出电流为207A DC（3秒过载条件）时，SKKD 81（第5代）几乎达到建议的工作极限（115°C）。然而，在相同的工作条件和输出电流下，等效的第6代器件（SKKD 95）仅达到103°C的结温。此外，第六代 SEMIPACK的发布使器件能够达到 130°C 的结温 T j,max。这意味着第五代几乎所有设备的温度都升高了 5°C 。应用前面提到的 10°C 工作裕度，这意味着第六代器件能够在高达 120°C 的温度下连续工作。
图 4.SEMIPACK 1.5 与 1.6（二极管/二极管配置）。图片由博多电力系统提供
新的 SEMIPACK 1.6 产品组合（图 5）涵盖了第5 代的现有电流范围，同时扩展了电流上限。改进的设计允许配备双二极管的封装在 T c = 85°C 时实现 I FAV = 143A。对于配备晶闸管的封装（SKKH 和 SKKT），T c = 85°C 时的额定电流 I TAV = 145A是市场上 20mm 封装的额定电流。浪涌电流能力也是同类产品中的，I TSM = 2210A @ T j = 130°C。
鉴于 400/480V 网络的广泛使用，所有 SEMIPACK 1.6 的反向阻断电压均为 1600V。不过，也将提供 1800V 设备。
图 5.SEMIPACK 1.6 产品组合。图片由博多电力系统提供
