IGBT功率模块寿命预测的研究与设计.pdf

IGBT功率模块寿命预测的研究与设计 王 瑞 (宝鸡文理学院物理系 721016) 摘要 ：电子信息技术的发展极大的改进了人们的生产生活方式，具有饱和压降小，载流密度大等许多优点的功率器件 IGBT，在 超高电压 电力传输、新能源的开发利用等方面获得广泛应用。然而其工作在电压高、电流强、状态切换频繁等复杂环境中。这 ● 就导致其容易损耗，使模块寿命大大降低。目前，国内外在 IGBT功率模块寿命研究领域已经取得了一定的成绩。本文在介绍了 IGBT结构的基础上通过建模对其寿命预测进行了研究并具体阐述了功率循环中叠加效应、任务曲线、雨流计数法。 关键词 ：IGBT；寿命预测 ；损耗 ；建模 Researchanddesign ofIGBTpowermodulelifelprediction WangRui (Departmentofphysics，BaojiUniversityofArtsandSciences，721016) Abstract：The development of electronic information technology greatly improved people’S production and 1ife style， with a low saturation voltage drop，power device IGBT current density and many other advantag— es， iSwidely used in the new energy of ultra high voltage power transmission，developmentand utilization． However，thework in the high voltage， strong current， switching frequent complex environment．Thismakes it vulnerable to loss， the module greatly reduces 1ife expectancy．At present， research in the field of external IGBT power module 1ife in China hasmade certain achievementS． In thiS paper，based on the IGBT structure bymodeling the lifeprediction were studied and elaborates the superpositiOn effect， task curve， power cycle rain flow counting method． Keywords：IGBT：lifeprediction：loss：modeling 在 IGBT元件未被发展以前，马达驱动器上的换流器部位所 U 刖 舌 用的功率元件大多是采用BJT晶体管，但 由于BJT的高切换损 绝缘栅双极型晶体管 IGBT是 1980年代中期发展起来的一 耗和不易驱动及切换速度慢等的缺点，使得BJT的应用受到了 种新型的复合元件，它综合了金氧半场效 晶体管与双极性晶体 限制，所 以在小功率的换流器，则有人采用功率MOSFET来替代 管的优点，故具有高输入阻抗，容易驱动，切换速度快，低导通 电 功率 晶体管，虽然功率MOSFET有许多优点 ：例如切换频率高， 压降，及耐高压与大电流等特性。目前其电压与电流发展的等级