刘东明 李学宝 顼佳宇,2 毛 塬 赵志斌

高压SiC器件封装用有机硅弹性体高温宽频介电特性分析

刘东明1李学宝1顼佳宇1,2毛 塬1赵志斌1

（1. 新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学） 北京 102206 2. 弗吉尼亚理工大学电气与计算机工程系 黑堡 24060）

有机硅弹性体因具有良好的绝缘性与耐高温的特性，广泛应用于高频、高压、高温工况下的SiC器件中。在宽频率、宽温度范围内，有机硅弹性体材料的介电性能对SiC器件内部电场分布产生极大影响，因此该文采用频域介电谱分析方法获得了宽频（10-2～107Hz）、宽温度（20～280℃）范围内的有机硅弹性体介电特性数据，掌握有机硅弹性体在不同频率、温度条件下的介电弛豫过程，在此基础上，采用改进Cole-Cole模型对有机硅弹性体的弛豫特性进行分析，获得温度对有机硅弹性体介电响应过程与介电特征参数的影响规律。研究结果表明，随频率上升，复介电常数实部明显下降并趋于稳定，复介电常数虚部呈现先下降后上升到达峰值的趋势。在高温低频条件（160℃以上，100Hz以下）下，有机硅弹性体材料出现明显的低频弥散现象，280℃下观测到了电荷扩散过程的出现；不同温度下Cole-Cole模型特征参数中直流电导率dc、弛豫强度De与低频弥散强度与温度的关系满足Arrhenius方程规律；高频介电常数∞随温度升高而降低，与温度近似呈线性变化；弛豫时间在高温下随温度上升具有明显指数型下降趋势，其机理可利用双势阱模型描述。该文获得的有机硅弹性体宽频、宽温度范围内的介电特性可以为SiC器件封装绝缘设计提供数据支撑。……