近年来，硅基功率半导体器件受材料特性的限制难以满足电力电子装备的更高电压、更高结温的需求，以碳化硅为代表的宽禁带功率半导体器件凭借其优异的性能，逐步应用于高压、高频、高温和大功率电力电子领域。由于碳化硅芯片制造工艺尚不成熟，碳化硅晶圆良品率较低，导致碳化硅MOSFET芯片有源区面积较小，额定电流受限，需要并联使用。然而，由于商业化量产碳化硅MOSFET芯片参数差异以及并联支路寄生参数和热阻参数差异，高压大功率碳化硅模块在实际并联应用中存在明显的电热不均衡问题，影响芯片的寿命与器件运行可靠性。

先进输电团队针对影响高压大功率碳化硅功率模块电流与结温均衡的关键芯片参数和封装参数，提出了基于转移曲线的距离系数、基于最大和最小导通电阻以及多元线性回归模型等芯片参数筛选方法，建立了考虑公共支路阻抗耦合效应的多芯片并联等效电路模型以及电热参量综合调控的器件-封装模型，提出了定量阻抗补偿方法消除公共支路阻抗耦合效应，创新提出了椭圆形芯片布局和扁平化多分裂引出式分组封装的碳化硅器件封装方案，构建了高压大功率碳化硅器件电热均衡调控方法，并联碳化硅MOSFET芯片电流不均衡度由31%下降到5%，芯片最大结温差异由11.18℃下降到1.29℃，解决了高压大功率碳化硅器件封装面临的多芯片并联电热均衡难题。成果支撑了6.5kV/400A SiC MOSFET器件的自主研制。

图1-碳化硅芯片聚类分选

图2-芯片分选前后并联碳化硅芯片电流均衡度对比

图3-多参数综合调控的碳化硅模块芯片结温分布

（左图框内温差11.18℃，右图框内温差1.29℃）

相关研究得到国家重点研发计划课题“高压大容量碳化硅功率器件和模块封装关键技术研究”以及“高压大功率 SiC IGBT 器件封装多芯片并联均流、电气绝缘、电磁兼容和驱动保护方法”的资助。系列成果发表在《IEEE Transactions on Power Electronics》和《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》等权威期刊上，论文通讯作者是新能源电力系统国家重点实验室赵志斌教授，实验室是论文唯一通讯单位。

初审：李何筱

复审：张 洪

审核：彭跃辉