一种插拔连接结构、门极驱动板以及可关断晶闸管器件的制作方法

本技术涉及半导体器件，尤指一种插拔连接结构、门极驱动板以及可关断晶闸管器件。

背景技术：

1、可关断晶闸管是一种新型高压大容量功率半导体器件，其耐压等级高、导通压降低、通流能力强、串联技术成熟，在电力电子领域中有重要应用。

2、igct(integrated gate-commutated thyristor，集成门极换流晶闸管)器件通过门极换流实现硬关断，其电气拓扑结构如图1所示，包括可关断晶闸管器件和驱动电路，驱动电路并联在可关断晶闸管器件的门极g和阴极k之间。驱动电路包含关断模块、开通模块和维持模块，各模块并联连接。开通模块和维持模块均由切换开关和电流源串联组成。当可关断晶闸管器件开通时，开通模块的切换开关将电流源投入，向可关断晶闸管门极g注入高幅值陡波强触发电流，确保可关断晶闸管均压导通。随后，开通模块的切换开关断开，维持模块的切换开关将电流源投入，向可关断晶闸管门极g注入幅值恒定的维持电流，防止因阳极电流不足而恢复关断状态。关断模块由切换开关和关断电容组串联组成，关断电容组预先充有负向电压。当可关断晶闸管器件关断时，关断模块的切换开关将关断电容组投入，阴极k的电流全部转移至门极g，通过关断电容组后再从阴极k流出。此关断换流过程有严格的时间限制，若超出该限制，则可关断晶闸管器件无法实现硬关断，造成失效击穿，呈现不受控制的短路状态。

3、eto(emitter turn-off thyristor，发射极关断晶闸管)器件通过阴极阻断向门极换流并实现硬关断，其驱动电路的物理形式与igct类似，但eto驱动电路在可关断晶闸管器件管壳封装的阴极侧增加了第二组关断模块，且关断模块仅包含切换开关。这种设计进一步简化了驱动电路，提高了关断过程的可靠性。

4、在上述关断换流过程中，时间与关断模块的回路杂散电感成正比。为了约束关断换流过程的持续时间并降低关断模块的回路杂散电感，驱动电路的物理结构与可关断晶闸管器件管壳封装通过大量螺钉紧密连接。因此，在实际使用中，当可关断晶闸管因驱动电路故障无法正常运行时，通常需要整体更换可关断晶闸管器件，增加了维护成本。

5、比如，中国专利cn115621233b披露了一种用于全控型电力电子器件的管壳结构，包括附属接口板、门极驱动板和连接结构。驱动电路功能模块位于门极驱动板上，附属接口板与可关断晶闸管器件管壳封装连接，附属接口板和门极驱动板通过紧固件和螺钉进行硬连接。然而，该设计在多组可关断晶闸管器件串联时，工具操作空间狭窄，导致连接结构组装和拆卸困难，增加了运维时间和成本。此外，连接稳定性依赖于多个螺钉和紧固件，易受机械应力影响，降低了系统可靠性。整体结构的复杂性增加了制造和装配的难度，集成度不足，运维成本高，更换复杂。

6、再比如，中国专利cn111900136b披露了一种具有分离式门极驱动的可关断晶闸管器件，如图2所示，包括可关断晶闸管管壳11、附属接口板12、门极驱动板13和刚性连接结构14。可关断晶闸管管壳11与附属接口板12采用低感集成式连接，门极驱动板13包含驱动电路模块131，通过连接结构可拆卸连接附属接口板12和门极驱动板13。该连接结构包括螺钉和螺母，穿过附属接口板12和门极驱动板13上的连接孔实现连接。尽管实现了模块化和可拆卸连接，但操作繁琐，螺钉和螺母安装时间长，维护过程复杂。大量螺钉和螺母导致整体连接稳定性同样易受振动和机械冲击影响，降低了系统可靠性。该设计在集成度上仍然不足，运维成本高，更换复杂，增加了制造和装配的难度。

7、再比如，中国专利申请cn114040568a披露了一种igct，将传统驱动单元电路板拆分为接口板和驱动板。接口板和屏蔽罩通过压接配合，驱动板和接口板、屏蔽罩通过可拆卸连接。该设计允许驱动板定期更换，无需解封压接结构。然而，连接结构复杂，屏蔽罩设计增加了制造和装配难度，连接部分体积较大且更换驱动板仍需耗费较多时间。这种复杂的连接方式使系统的集成度和紧凑性不足，同时提高了制造和运维成本。连接稳定性和整体可靠性受限于复杂的机械结构，增加了操作的复杂性和维护成本。

8、综上，现有技术中的分离式可关断晶闸管器件在连接复杂性、连接稳定性、集成度、运维成本和更换复杂性等方面存在显著不足。因此，需要开发一种新的技术方案，在这些方面进行改进，以提高系统的可靠性和维护效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种插拔连接结构、门极驱动板以及可关断晶闸管器件，以期至少部分地解决上述技术问题。

2、一方面，本技术提供了一种用于可关断晶闸管器件的插拔连接结构，

3、所述插拔连接结构设置为电极弹性连接结构，所述插拔连接结构用于实现所述可关断晶闸管器件的管壳连接板与门极驱动板之间的连接；

4、所述插拔连接结构包括彼此电极弹性连接的第一插拔端和第二插拔端，所述第一插拔端与所述第二插拔端为分体式设置，所述第一插拔端和第二插拔端之一集成设置在所述门极驱动板上，另一集成设置在所述管壳连接板上；

5、所述第一插拔端和所述第二插拔端均包括至少两个电极；所述第一插拔端设置为层状堆叠的电极组，所述第二插拔端设置为与所述电极组相互配合的电极插接槽，所述电极插接槽由相对设置的电极构成，所述电极插接槽内设置有用于容纳所述电极组的内部容纳空间。

6、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

7、所述电极组在所述电极插接槽内的插拔方向设置为第一方向；

8、所述电极插接槽的槽体入口处呈开口状设置，相对设置的电极在所述槽体入口处的间距大于所述电极组的厚度值；所述电极插接槽沿所述第一方向的中部位置处呈收口状设置，相对设置的电极在所述电极插接槽的中部位置的间距小于所述电极组的厚度值。

9、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

10、所述电极插接槽的内表面或所述电极组的外表面设置有弹性凸起，所述弹性凸起用于实现所述电极组与所述电极插接槽之间的弹性卡紧连接。

11、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

12、所述弹性凸起与所述电极插接槽为一体成型结构，所述弹性凸起包括以下的任意一种或多种：弯折成型的条形凸起，冲压成型的柱状凸起，冲压成型的弹片。

13、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

14、所述弹性凸起与所述电极插接槽为分体连接结构，所述弹性凸起包括以下的任意一种或多种：焊接连接的条形凸起，焊接连接的柱状凸起，焊接连接的弹片。

15、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

16、所述插拔连接结构还设置有锁紧卡扣；

17、所述锁紧卡扣包括相互配合设置的卡扣和卡扣固定槽，所述卡扣集成设置在所述电极插接槽上，所述卡扣固定槽集成设置在所述电极组上或设置有所述电极组的电路板上。

18、上述插拔连接结构，还可具有如下特点，

19、所述电极插接槽焊接连接有外壳，所述外壳环绕所述电极插接槽设置；

20、所述卡扣设置在所述外壳上，所述外壳上设置有固定轴，所述卡扣设置有匹配所述固定轴的安装孔或安装槽，所述卡扣通过所述安装孔或安装槽与所述固定轴旋转连接；

21、所述卡扣固定槽设置为锣边工艺成型的卡扣固定槽。

22、再一方面，本技术还提供了一种门极驱动板，包括设置有驱动电路模块的第二功能区、用于连接电极的第二接口区，

23、所述第二接口区设置有前述的第一插拔端或第二插拔端，所述第一插拔端或所述第二插拔端用于实现可关断晶闸管器件的管壳连接板与所述门极驱动板之间的电极弹性连接。

24、上述门极驱动板，还可具有如下特点，

25、所述第二接口区设置的所述第一插拔端或第二插拔端设置有两个电极；

26、所述两个电极之一连接所述第二功能区的门极输出端口，另一连接所述第二功能区的阴极输出端口。

27、上述门极驱动板，还可具有如下特点，

28、所述第二接口区设置的所述第一插拔端或第二插拔端设置有至少三个电极；

29、所述至少三个电极之一连接所述第二功能区的门极输出端口，之二连接所述第二功能区的阴极输出端口，剩余连接所述第二功能区的采样电路。

30、再一方面，本技术还提供了可关断晶闸管器件，包括管壳连接板和门极驱动板，所述管壳连接板和所述门极驱动板使用前述的插拔连接结构进行连接。

31、上述可关断晶闸管器件，还可具有如下特点，

32、所述管壳连接板集成设置在所述可关断晶闸管器件的管壳封装上，所述管壳连接板设置有第一接口区、第一功能区，所述第一接口区设置有所述第一插拔端或第二插拔端。

33、上述可关断晶闸管器件，还可具有如下特点，

34、所述第一接口区设置的所述第一插拔端或第二插拔端设置有两个电极；

35、所述两个电极之一连接所述第一功能区的门极输出端口，另一连接所述第一功能区的阴极输出端口。

36、上述可关断晶闸管器件，还可具有如下特点，

37、所述管壳连接板还设置有用于连接外部电路电极的接线端子；

38、所述第一接口区设置的所述第一插拔端或第二插拔端设置有三个电极；

39、所述三个电极之一连接所述第一功能区的门极输出端口，之二连接所述第一功能区的阴极输出端口，之三连接所述第一功能区的接线端子。

40、上述可关断晶闸管器件，还可具有如下特点，

41、所述第一接口区设置的所述第一插拔端或第二插拔端设置有四个电极；

42、所述四个电极之一连接所述第一功能区的门极的电流功率端口，之二连接所述第一功能区的门极的电流信号端口，之三连接所述第一功能区的阴极的电流功率端口，之四连接所述第一功能区的阴极的电流信号端口。

43、由此可见，与现有相关技术相比，本技术通过电极弹性连接结构的设置，能够有效改善门极驱动板与管壳连接板之间的连接形式，这一结构不仅可以简化安装和拆卸过程，还能够提高系统集成度和可靠性，同时显著降低维护成本和操作难度。

44、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。