功率器件的故障診斷及疲勞壽命預測.pdf

1、絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，即IGBT）是一種擁有載流密度大、飽和壓降低等多種優(yōu)點的功率開關器件，廣泛應用于電能變換和電力電子裝置中等重要領域。但是伴隨著IGBT模塊的功率等級、功率密度以及開關頻率的提高，IGBT的功率循環(huán)產生的損耗以及內部結溫的持續(xù)波動極易引起功率器件的疲勞損壞。目前國內外專家針對結溫波動引起的功率器件的內在失效機理做了很深入的研究，并以此基礎上發(fā)展功率模塊的疲勞

2、壽命預測方法以及功率器件在復雜環(huán)境下運行的可靠性。本文以IGBT功率模塊作為研究的對象，在模塊電-熱模型的構建、疲勞壽命預測、工作可靠性評估等方面展開細致的研究。
　?、賹GBT模塊的機械結構和物理結構進行總結，歸納并分析IGBT模塊兩種主要的失效形式，以熱機械應力疲勞的角度為出發(fā)點，分析導致IGBT模塊的鍵合線脫落和焊料層老化失效的內在機理。
　　②建立IGBT模塊的電-熱數值模型，以疲勞累積損傷理論為基礎構建Coffi

3、n-Mason疲勞壽命預測模型。在電-熱分析和熱-機械應力分析的基礎上，對模塊易失效的鍵合點和焊料層進行壽命預測，這種方法可以探究不同工況對模塊結溫及疲勞特性的影響，從而對模塊進行電-熱優(yōu)化設計及長期工作可靠性能的研究。
　?、勰K抗熱沖擊性能是影響模塊可靠性重要因素之一，從材料物理學角度和功率損耗角度探究各層材料的抗熱沖擊性能，研究表明IGBT模塊內部的熱穩(wěn)定性問題主要是熱損傷問題，熱沖擊作用不能直接造成各層材料直接斷裂失效。<