本申請是2013年5月14日提交的美國專利申請序列號13/893,998的部分繼續(xù)申請，而后者是2012年8月17日提交的美國專利申請序列號13/588,329的部分繼續(xù)申請，其要求在2011年9月11日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/533,254的權(quán)益，將所述專利的全部公開內(nèi)容通過引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于控制到負載的功率傳送的功率模塊。

背景技術(shù)：

隨著功率成本持續(xù)增長和環(huán)境影響問題的增長，對具有提高性能和效率的功率器件的需求持續(xù)增長。提供功率器件的性能和效率的一種方法是通過使用碳化硅(SiC)制造器件。相比于常規(guī)的硅功率器件，預期由碳化硅(SiC)制成的功率器件在切換速度、功率處理能力和溫度處理能力方面上展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。特別地，當相比于常規(guī)的硅器件時，SiC器件的高臨界場和寬帶隙允許性能和效率兩者的增加。

由于硅中固有的性能限制，當阻斷高電壓(例如，大于5kV的電壓)時，常規(guī)的功率器件會需要雙極結(jié)構(gòu)，諸如絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)。雖然利用雙極結(jié)構(gòu)大體上降低由于其電導率調(diào)制引起的漂移層的電阻，但是雙極結(jié)構(gòu)也遭受相對較慢的切換時間。如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的那樣，雙極結(jié)構(gòu)的反向恢復時間(歸因于少數(shù)載流子的相對較慢擴散)限制其最大切換時間，從而使得硅器件大體上不適于高電壓和高頻率應用。

由于關(guān)于SiC功率器件的上述性能增強，單極SiC功率器件可以用于阻斷高達10kV或更大的電壓。此類單極SiC功率器件的多數(shù)載流子本性有效地消除器件的反向恢復時間，從而允許非常高的切換速度(例如，對于具有10kV阻斷能力和約100mΩ*cm²的比導通電阻的雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(DMOSFET)小于100ns)。

功率器件經(jīng)?；ハ噙B接且集成為功率模塊，所述功率模塊工作以通過各種部件諸如電機、轉(zhuǎn)換器、發(fā)生器等動態(tài)地切換大量功率。如上所討論，由于功率成本和環(huán)境影響問題的持續(xù)增長，仍持續(xù)需要更小、制造成本更廉價以及更有效，同時提供比它們的常規(guī)對應物類似或更好地性能的功率模塊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開涉及用于控制到負載的功率傳送的功率模塊。根據(jù)一個實施例，功率模塊包括：殼體，具有內(nèi)部腔室；和多個切換模塊，安裝在殼體的內(nèi)部腔室內(nèi)。切換模塊互相連接且被配置為促進切換功率(power)到負載。切換模塊中的每個切換模塊包括至少一個晶體管和至少一個二極管。同時，切換模塊能夠阻斷1200伏特，傳導300安培并具有小于20毫焦耳的切換損耗。通過將切換模塊包括在功率模塊中，以使得對于1200V/300A額定值，功率模塊具有小于20毫焦耳的切換損耗，當相比于常規(guī)的功率模塊時，該功率模塊的性能顯著提高。

根據(jù)一個實施例，功率模塊包括具有內(nèi)部腔室的殼體、在內(nèi)部腔室內(nèi)的至少一個功率基板(power substrate)以及柵極連接器。功率基板包括在功率基板的第一表面上的用于促進切換功率到負載的切換模塊。切換模塊包括至少一個晶體管和至少一個二極管。柵極連接器經(jīng)由信號路徑耦接到至少一個晶體管的柵極接觸，該信號路徑包括在功率基板的第一表面上的第一導電跡線。使用在功率基板的第一表面上的導電跡線將柵極連接器連接到至少一個晶體管的柵極，減小功率模塊中的干擾，并增加柵極連接器和至少一個晶體管的柵極接觸之間的連接可靠性。

根據(jù)一個實施例，功率模塊包括具有內(nèi)部腔室的殼體、一對輸出接觸(contact)以及多個切換模塊。多個切換模塊安裝在殼體的內(nèi)部腔室內(nèi)，并且互相連接以促進將來自耦接在輸出接觸之間的功率源的功率切換到負載。該對輸出接觸被布置為使得輸出接觸的每個輸出接觸的至少150mm²的面積位于距離另一輸出接觸小于1.5mm。提供距離另一輸出接觸小于1.5mm的至少150mm²的每個輸出接觸的面積減少輸出接觸之間的漏電感，從而增加功率模塊的性能。

在閱讀以下與附圖相關(guān)聯(lián)的優(yōu)選實施例的詳細描述后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚本公開的范圍并實現(xiàn)本公開的另外方面。

附圖說明

結(jié)合在本說明書中且形成本說明書一部分的附圖與用于解釋本公開原則的描述一起示出本公開的各種方面。

圖1是示出根據(jù)本公開一個實施例的功率模塊的細節(jié)的示意圖。

圖2是示出由圖1所示的功率模塊產(chǎn)生的各種信號的圖形。

圖3是示出在圖1所示的功率模塊中的切換模塊的細節(jié)的示意圖。

圖4是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖1所示的功率模塊的細節(jié)的方框圖。

圖5是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖1所示的功率模塊的細節(jié)的平面圖。

圖6是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖1所示的功率模塊的另外細節(jié)的平面圖。

圖7是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖1所示的功率模塊的外殼體的平面圖。

圖8是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖1所示的功率模塊的外殼體細節(jié)的平面圖。

圖9是示出根據(jù)本公開一個實施例的圖4所示的功率模塊中的功率基板的細節(jié)的方框圖。

具體實施方式

以下闡述的實施例表示使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實施例必要的信息并且示出實踐實施例的最佳模式。在根據(jù)附圖閱讀以下描述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本公開的概念并將意識到在此并未具體提及這些概念的應用。應理解，這些概念和應用落在本公開的范圍和所附權(quán)利要求內(nèi)。

將理解，盡管在本文中術(shù)語第一、第二等可以用于描述各種元件，但是這些元件不應受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用于區(qū)分元件。例如，在不背離本公開的范圍情況下，第一元件可以被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。如本文所使用，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)所列項目中的一個或多個的任意組合和所有組合。

應理解，當元件諸如層、區(qū)域或基板被稱為“在”另一元件“上”或延伸“到”另一元件“上”時，其可以直接在另一個元件或直接延伸到另一個元件上或者也可以存在介入元件。相反，當元件被稱為“直接在”另一元件“上”或“直接”延伸“到”另一元件上時，不存在介入元件。同樣，將理解，當元件諸如層、區(qū)域或基板被稱為“在”另一元件“之上”或延伸“在”另一元件“之上”時，其可以直接在另一個元件之上或直接延伸在另一個元件之上，或者也可以存在介入元件。相反，當元件被稱為“直接在”另一元件“之上”或“直接”延伸“在”另一元件“之上”時，不存在介入元件。還將理解，當元件被稱為“連接”或“耦接”到另一元件時，其可以直接連接或耦接到另一個元件，或者可以存在介入元件。相反，當元件被稱為“直接連接”或“直接耦接”到另一元件時，不存在介入元件。

相對術(shù)語諸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”在文中可以用于描述一個元件、層或區(qū)域?qū)θ鐖D中所示出的另一元件、層或區(qū)域的關(guān)系。應理解，這些術(shù)語和上述討論的術(shù)語旨在涵蓋除了圖中所描繪的方位之外的器件的不同方位。

本文中所使用的術(shù)語僅用于描述具體實施例的目的，并不旨在成為本公開的限制。如本文所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也旨在包括復數(shù)形式。另外應理解，當術(shù)語“包含”、“包含的”、“包括”和/或“包括的”用于本文時，其指定所述特征、整數(shù)、步驟、工作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、工作、元件、部件和/或其組的存在或添加。

除非另有定義，否則本文所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)均具有與本公開所屬領(lǐng)域中技術(shù)人員通常理解的含義相同。將另外理解，本文所使用的術(shù)語應當被解釋為與它們本說明書和相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義相一致，并且不以理想化或過度形式化的意義來解釋，除非本文明確地這么定義。

圖1示出根據(jù)本公開一個實施例的示例性功率模塊10。功率模塊10包括兩個切換模塊SM1和SM2，所述兩個切換模塊通過控制系統(tǒng)12控制以以受控方式將來自電源(DC+/DC-)的電力傳送到負載14。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，切換模塊SM1和SM2形成半橋，所述切換模塊的細節(jié)在以下討論。切換模塊SM1和SM2中的每個切換模塊包括與第一二極管反向并聯(lián)的至少第一晶體管。特定地，第一切換模塊SM1包括與第一二極管D1反向并聯(lián)的第一晶體管Q1，并且第二切換模塊SM2包括與第二二極管D2反向并聯(lián)的第二晶體管Q2。在一個實施例中，第一晶體管Q1和第二晶體管Q2是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚，在不背離本公開的原則情況下，任何合適的切換器件，例如，絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)、場效應晶體管(FET)、結(jié)型場效應晶體管(JFET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)等，均可以用于切換模塊SM1和SM2中。第一二極管D1和第二二極管D2可以是肖特基二極管，并且具體是結(jié)型勢壘肖特基二極管。再次，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，在不背離本公開的原則情況下，任何合適的二極管器件，例如，P-N二極管和PiN二極管可以用于切換模塊SM1和SM2。在一個實施例中，省略了第二二極管D1和第二二極管D2，并且它們的功能分別由第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的內(nèi)部體二極管(internal body diode)替代。使用替代第一二極管D1和第二二極管D2的第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的內(nèi)部體二極管可在功率模塊10中節(jié)約空間和成本。

第一晶體管Q1的柵極接觸G和第一晶體管Q1的源極接觸S耦接到控制系統(tǒng)12。類似地，第二晶體管Q2的柵極接觸G和源極接觸S也耦接到控制系統(tǒng)12。顯著地，從第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的柵極接觸G到控制系統(tǒng)12的連接可以分別經(jīng)由相對較低功率柵極連接器G1和G2實現(xiàn)。類似地，從第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的源極接觸S到控制系統(tǒng)12的連接，可以分別經(jīng)由用于測量第一晶體管Q1和第二晶體管Q2的一個或多個工作參數(shù)的低電源返回連接(low-power source return connection)S1和S2實現(xiàn)。第一晶體管Q1的漏極接觸D耦接到正電源端子DC+。第二晶體管Q2的漏極接觸D耦接到輸出端子OUT。第一晶體管Q1的源極接觸S也耦接到輸出端子OUT。第二晶體管Q2的源極接觸S耦接到負電源端子DC-。最后，負載14耦接在輸出端子OUT和負DC電源端子DC-之間。

第一晶體管Q1、第一二極管D1、第二晶體管Q2以及第二二極管D2可各自為多數(shù)載流子器件。多數(shù)載流子器件大體上包括FET，諸如MOSFET、HEMT、JFET等，但不包括晶閘管、雙極晶體管以及絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)。因此，當相比于采用雙極器件的常規(guī)功率模塊時，功率模塊10可以能夠在高切換速度下工作并且遭受較低的切換損耗。在一個實施例中，第一晶體管Q1、第一二極管D1、第二晶體管Q2以及第二二極管D2是寬帶隙器件(wide band-gap device)。出于本公開的目的，寬帶隙器件時具有大于或等于3.0電子伏特(eV)的帶隙的半導體器件。例如，第一晶體管Q1、第一二極管D1、第二晶體管Q2以及第二二極管D2可以是碳化硅(SiC)器件或氮化鎵(GaN)器件。出于參考目的，Si具有約1.1eV的帶隙，而SiC具有約3.3eV的帶隙。如上所討論，當相比于常規(guī)硅(Si)IGBT基功率模塊時，使用SiC用于第一晶體管Q1、第一二極管D1、第二晶體管Q2以及第二二極管D1顯著地減少每個器件的切換時間，并另外遭受更低的切換損耗。例如，如果功率模塊10的額定值是1200V和300A，那么功率模塊10在-40℃和150℃之間工作時，在各種實施例中可維持小于25毫焦耳(mJ)、小于20mJ以及甚至小于15mJ的切換損耗，同時也提供低導通狀態(tài)電壓降。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，功率模塊10的切換損耗將不會將到低于1mJ。在另外實施例中，第一晶體管Q1、第一二極管D1、第二晶體管Q2以及第二二極管D2是多數(shù)載流子器件和帶寬隙器件。

在工作中，控制系統(tǒng)12以互補方式操作第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2，以使得當?shù)谝磺袚Q模塊SM1導通時，阻斷第二切換模塊SM2，并且反之亦然。示出在功率模塊10的切換周期過程中的第一晶體管Q1的柵極接觸G處的電壓、第二晶體管Q2的柵極接觸G處的電壓、輸出端子OUT處的電壓以及通過負載14的電流的圖形示出在圖2中。在第一時段T1期間，第一切換模塊SM1導通，同時阻斷第二切換模塊SM2。因此，輸出端子OUT連接到正電源端子DC+，從而將正電源電壓提供到負載14并使得電流從正電源端子DC+流經(jīng)第一晶體管Q1并流入負載14中。一般，負載14是感應負載，從而使得在第一切換模塊SM1導通時通過負載14的電流緩慢提高。

在第二時段T2期間，第一切換模塊SM1切換到阻斷模式。另外，第二切換模塊SM2保持阻斷模式。在這時段內(nèi)，由于與第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2中每個切換模塊相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部電容，電流持續(xù)從輸出端子OUT流到負載14。特定地，通過負載14的約一半電流由切換模塊SM1和SM2中的每個切換模塊的內(nèi)部電容提供。因此，在輸出端子OUT處的電壓以給定速率轉(zhuǎn)換到接地，并且通過負載14的電流逐漸降低。

當在第三時段T3中第二切換模塊SM2切換到導通模式時，輸出端子OUT耦接到負電源端子DC-，所述負電源端子DC-在一些實施例中可以接地。因此，電流流經(jīng)第二晶體管Q2并通過輸出端子OUT流入負載14中，使得電流變得越來越負。

在第四時段T4期間，第二切換模塊SM2切換到阻斷模式。另外，第一切換模塊SM1處于阻斷模式中。在這時段中，由于與第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2中每個切換模塊相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部電容，負電流持續(xù)從輸出端子OUT流向負載。特定地，通過負載14的約一半電流由切換模塊SM1和SM2中的每個切換模塊的內(nèi)部電容提供。因此，在輸出端子OUT處的電壓從接地轉(zhuǎn)換到在正電源端子DC+處提供的正電源電壓，并且通過負載14的電流越來越正。最后，在第五時段T5期間，切換周期重新開始，以使得第一切換模塊SM1處于導通模式，而第二切換模塊SM2處于阻斷模式。

圖3示出根據(jù)本公開一個實施例的第一切換模塊SM1的細節(jié)。第二切換模塊SM2可以經(jīng)配置類似于第一切換模塊SM2，但是為簡便起見未示出。如圖3所示，第一切換模塊SM1的第一晶體管Q1和第一二極管D1可包括并聯(lián)耦接的多個晶體管Q1_1-6和多個反向并聯(lián)二極管D1_1-6。特定地，多個晶體管Q1_1-6中每個晶體管的漏極接觸D可以耦接在一起，晶體管Q1_1-6中每個晶體管的源極接觸S可以耦接在一起，并且晶體管Q1_1-6中每個晶體管的柵極接觸G可通過柵極電阻器R_G各自耦接在一起。晶體管Q1_1-6中每個晶體管包括耦接在源極接觸S和其漏極接觸D之間的反向并聯(lián)二極管Q1_1-6。盡管六個晶體管Q1_1-6示出與六個反向并聯(lián)二極管D1_1-6并聯(lián)耦接，但是在不背離本公開的原則情況下，可以使用任何數(shù)目的晶體管和反向并聯(lián)的二極管。

包括多個并聯(lián)耦接的晶體管Q1_1-6和多個反向并聯(lián)二極管D1_1-6允許第一切換模塊SM1處理比其它方式可能的更大量的功率。例如，在一個實施例中，晶體管Q1_1-6中每個晶體管被額定為阻斷1.2kV并傳導50A，從而使得第一切換模塊SM1能夠傳導300A。在其它實施例中，晶體管Q1_1-6中每個晶體管可以被額定為阻斷1.2kV并傳到40A，從而使得第一切換模塊SM1能夠傳導240A。在又一實施例中，晶體管Q1_1-6中每個晶體管可以被額定為阻斷1.2kV并傳到20A，從而使得第一切換模塊SM1能夠傳導120A。

可以提供柵極電阻器R_G以在第一切換模塊SM1中抑制當?shù)谝磺袚Q模塊SM1以相對高的轉(zhuǎn)變速度(例如，大于20V/ns)驅(qū)動時可能發(fā)生的任何不期望的振蕩。柵極電阻器R_G的電阻可根據(jù)晶體管Q1_1-6中每個晶體管的額定電流以及因此第一切換模塊SM1的所有額定電流而改變。在其中第一切換模塊SM1具有120A的額定電流的實施例中，柵極電阻器R_G中每個電阻器具有約1Ω和15Ω之間的電阻。在其中第一切換模塊SM1具有240A的額定電流的另外實施例中，柵極電阻器R_G中每個電阻器具有約1Ω和15Ω之間的電阻。在其中第一切換模塊SM1具有300A的額定電流的又一實施例中，柵極電阻器中每個電阻器具有約15Ω和20Ω之間的電阻。

圖4示出根據(jù)本公開一個實施例的功率模塊10的細節(jié)。如圖4所示，功率模塊10包括設(shè)置有保持一個或多個功率基板20的內(nèi)部腔室18的殼體16。特定地，殼體16的內(nèi)部腔室18保持第一功率基板(power substrate)20A、第二功率基板20B、第三功率基板20C以及第四功率基板20D。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，在不背離本公開的原則的情況下，殼體16的內(nèi)部腔室18可容納任何數(shù)目的功率基板20。示出功率基板20中的每個功率基板包括表示第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2的主要部件的多個晶體管Q、多個二極管D以及多個電阻器R。在一個實施例中，第一切換模塊SM1由第一功率基板20A和第二功率基板20B提供，而第二切換模塊SM2分別由第三功率基板20C和第四功率基板20D提供。在功率基板20的每個功率基板上的部件之間的必要互相連接可以由在功率基板20的表面上的金屬跡線(未示出)提供。另外，可以提供焊線(未示出)以互相連接不同的功率基板20以及將功率基板20連接到一個或多個外部連接器(未示出)。功率基板20可以安裝到附著于殼體16的安裝結(jié)構(gòu)22上。在一個實施例中，安裝結(jié)構(gòu)22是平面散熱器，所述平面散熱器還起到散發(fā)由第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2產(chǎn)生的熱量的作用。

如以上所討論，多個晶體管Q和二極管D可以是多數(shù)載流子器件，從而降低與晶體管Q和二極管D中每個相關(guān)聯(lián)的切換時間和損耗。因此，功率模塊10比常規(guī)功率模塊，可在更高頻率下工作并遭受更小的切換損耗。另外，晶體管Q和二極管D可以是寬帶隙器件(wide band-gap device)，諸如SiC器件。如以上所討論，使用SiC用于晶體管Q和二極管D顯著地減少晶體管Q和二極管D的切換時間和切換損耗，從而增加功率模塊10的性能。

圖5示出根據(jù)本公開一個實施例的示例性安裝結(jié)構(gòu)22和功率基板20的細節(jié)。如圖5所示，第一功率基板20A、第二功率基板20B、第三功率基板20C以及第四功率基板20D設(shè)置在安裝結(jié)構(gòu)22上。第一功率基板20A包括第一切換模塊SM1的六個晶體管中三個晶體管Q1_1-3、三個柵極電阻器R_G以及六個反向并聯(lián)二極管中三個反向并聯(lián)二極管D1_1-3。第二功率模塊包括第一切換模塊SM1的剩余晶體管Q1_4-6、柵極電阻器R_G以及反向并聯(lián)二極管D1_4-6。類似地，第三功率模塊20C包括第二切換模塊SM2的六個晶體管中三個晶體管Q2_1-3、三個柵極電阻器R_G以及六個反向并聯(lián)二極管中三個反向并聯(lián)二極管D2_1-3。第四功率基板20D包括第二切換模塊SM2的剩余晶體管Q2_4-6、柵極電阻器R_G以及反向并聯(lián)二極管D2_4-6。較厚的黑線表示功率模塊10中各種部件之間和功率模塊10的各種部件和一個或多個輸出端24之間的焊線。功率模塊10的輸出端24包括如上所討論的第一柵極連接器G1、第二柵極連接器G2、第一源極返回連接器S1以及第二源極返回連接器S2。在功率基板20上的部件之間的其它連接有金屬跡線提供。顯著地，柵極總線26設(shè)置在功率基板20上，并在第二切換模塊SM2中的晶體管Q2_1-6的柵極接觸G和功率模塊的輸出端24之間行進。特定地，柵極總線26在第二切換模塊SM2中的晶體管Q2_1-6的柵極接觸G和第二柵極連接器G2之間行進，并且可另外提供從第二切換模塊SM2中的晶體管Q21-6的源極接觸S到第二源極返回連接器S2的低的功率路徑。柵極總線26是在功率基板20的每個功率基板上的金屬跡線，所述金屬跡線減少功率模塊10的干擾，并且增加第二切換模塊SM2中的晶體管Q2_1-6的柵極接觸和功率模塊10的輸出端24之間的連接可靠性，尤其是當相比于在常規(guī)功率模塊中使用的“跨”柵極連接時。如所示，安裝結(jié)構(gòu)22可形成散熱器的所有部分或一部分，所述散熱器起到散發(fā)由第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2產(chǎn)生的熱量的作用。

在一個實施例中，柵極總線26可以由一個或多個同軸電纜替換以連接第二切換模塊中的晶體管Q2_1-6的柵極接觸G和功率模塊10的輸出端24。當相比于其他解決方案時，使用同軸電纜以將輸出端連接到晶體管Q2_1-6的柵極接觸G可提供改進的隔離，從而改進功率模塊10的性能。另外，盡管針對切換模塊SM1和第二切換模塊SM2兩者的柵極接觸G的輸出端均設(shè)置在殼功率模塊10的殼體16的相同側(cè)上，但是在其它實施例中，它們可以設(shè)置在殼體16的相對側(cè)上。將第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2的柵極接觸G的輸出端24設(shè)置在殼體16的相對側(cè)上，可將較短的連接路線提供給第二切換模塊SM2的柵極接觸G中每個柵極接觸，從而減少干擾并改進功率模塊10的耐用性。另外，將第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2的柵極接觸G的輸出端24設(shè)置在殼體16的相對側(cè)上，可減少在第二切換模塊SM2中晶體管Q2_1-6中每個晶體管的柵極電阻器R_G的所需電阻，因為柵極接觸G和輸出端24之間的較短連接路徑減少由晶體管Q2_1-6看到的振蕩量。

圖6示出根據(jù)本公開一個實施例的殼體16、輸出端子OUT、正電源端子DC+以及負電源端子DC-的另外細節(jié)。如圖6所示，殼體16基本上是矩形的，包括用于將功率模塊10安裝到平臺的安裝孔M1-M4的切口。另外，示出正電源端子DC+、負電源端子DC-以及輸出端子OUT。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，在正電源端子DC+和負電源端子DC-兩端的雜散電感尤其是在功率模塊10的高頻率工作下可導致功率模塊10的性能降低。因此，正電源端子DC+和負電源端子DC-彼此靠近地設(shè)置，大體上間隔開小于1.5mm，以便減輕端子兩端的漏電感。另外，端子可以被制成寬的，大體上約33.5mm寬，以便最大化相對端子附近的面積。一般，正電源端子DC+和負電源端子DC-在彼此1.5mm間隔內(nèi)將具有約150mm²和200mm²之間的面積。在一個實施例中，正電源端子DC+和負電源端子DC-在彼此1.5mm間隔內(nèi)將具有約187.31mm²的面積。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，通過將正電源端子DC+的相對較大面積置于緊密地靠近負電源端子DC-的較大面積產(chǎn)生的電容效應減少端子之間的漏電感，從而改進功率模塊10的性能。

圖7示出根據(jù)本公開一個實施例的殼體16的另外細節(jié)。如圖7所示，殼體16包括功率基板20，并且提供用于正電源端子DC+、負電源端子DC-、輸出端子OUT以及相應路徑的輸出端子，以將第一切換模塊SM1和第二切換模塊SM2連接到控制系統(tǒng)12。顯著地，殼體16和各種輸出端子是工業(yè)標準的，從而允許功率模塊10用作原有平臺的置入式解決方案。此外，爬電分隔器(creepage divider)28設(shè)置在正電源端子DC+、負電源端子DC-以及輸出端子OUT的每個之間，其增加了相應端子之間的爬電距離約50％。因此，功率模塊10可以用于較高電壓應用中，而不會由短路或其它損害的風險。

如圖7所示，一個或更多未用端子位置30可存在于殼體16中。未使用的端子位置30可以用于為功率模塊10的一個或多個部件提供開爾文(Kelvin)連接，或者可以用于向在各種實施例中包括在功率模塊10中的NTC溫度傳感器模塊提供連接。

圖8示出根據(jù)本公開一個實施例的功率模塊10的切口(cutaway)視圖。顯著地，另外的爬電分隔器32設(shè)置在正電源端子DC+和負電源端子DC-之間，其將相應的節(jié)點彼此分離，并因此保護免于在高壓下短路，而同時允許功率模塊10利用以上所討論的節(jié)點之間的漏電感的減少。

圖9示出根據(jù)本公開一個實施例的第一功率基板20A的細節(jié)。第二功率基板20B、第三功率基板20C以及第四功率基板20D可以被配置為類似于第一功率基板20A，但是為了簡便起見未示出。如圖9所示，第一功率基板20A形成在底板(baseplate)34(其可以是銅)上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，存在用于底板34的許多不同的材料，所有這些材料均涵蓋在本文中。在一個實施例中，底板34為碳化鋁硅(AlSiC)，其可以是比銅重量更輕并提供與一個或多個所附部件更好的熱匹配。底板34可以共享在功率基板20中每個功率基板之間，以使得第一功率基板20A、第二功率基板20B、第三功率基板20C以及第四功率基板20D均形成在底板34上。直接粘合銅(DBC)基板36可以設(shè)置在底板34之上。DBC基板36可包括在底板34表面上的第一金屬層38、在第一金屬層38之上的絕緣層40以及在絕緣層40之上與第一金屬層38相對的第二金屬層42。第一金屬層38和第二金屬層42可以是例如銅。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，存在用于第一金屬層38和第二金屬層42的許多不同的合適材料，所有這些材料均涵蓋在本文中。絕緣層40可以是例如氮化鋁(AlN)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，存在用于絕緣層40的許多不同合適的材料，例如氧化鋁(Al₂O₃)或氮化硅(Si₃N₄)，所有這些材料均涵蓋在本文中。

當相比于常規(guī)氧化鋁或氮化硅(SiN)層時，使用AlN用于絕緣層40可提供高得多的熱導率。鑒于與SiC器件相關(guān)聯(lián)的相對低的電阻和AlN的低熱電阻，因此功率模塊10可比常規(guī)功率模塊處理更高的電流。可以基于目標隔離電壓選擇絕緣層40的厚度。由于通過使用SiC部件和AlN絕緣層40提供的優(yōu)點，功率模塊10能夠比相同尺寸的常規(guī)器件處理更大的功率，并且/或者可以比其常規(guī)對應物減小到更小的尺寸。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到對本公開優(yōu)選實施例的改進和修改。所有此類改進和修改均被認為在本文所公開的概念的范圍內(nèi)和以下權(quán)利要求書內(nèi)。