高压大功率IGBT器件结温准确测量技术研究

发布时间：2025-05-11 04:24

　　高压大功率绝缘栅双极型晶体管器件(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)作为复合全控型电压驱动式功率半导体器件,它可以灵活地实现电能的有效转换、控制和传输,是柔性直流输电系统中换流阀和直流断路器不可或缺的核心部件,未来的必然发展趋势是高功率密度和高可靠性。精确测量IGBT器件结温对于器件状态监测和性能评估非常重要,而且对于其长期运行可靠性和寿命的准确评估至关重要。经过几十年的发展,国内外学术界和工业界在结温测量方面做了大量的研究工作,提出了多种测量方法,其中小电流下饱和压降法在各方面综合对比最佳,且使用最为广泛。但是该方法存在两个误差来源,影响结温测量精度,尤其是应用于高压大功率IGBT器件。其一是温度校准关系的准确性和等效性问题,其二则是延迟时间导致的初始结温的确定问题。本文针对小电流下饱和压降法应用于高压大功率IGBT器件结温测量存在的测量误差问题,开展准确测量方法研究,提高结温测量精度,为可靠性研究和寿命预测模型奠定基础。对于温度校准关系的准确性和等效性,提出了一种基于电磁加热的均匀加热方法,通过有限元仿真设计了适用于焊接式IGBT模块和压接...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图I一高压直流断路器拓扑结构181

?华北电力大学硕士学位论文???ＣＩＰＳ２００８模型使用最为广泛。该模型是在对来自不同厂家大量的ＩＧＢＴ模块在??不同测试条件下进行功率循环测试后，对其寿命数据进行拟合最终得出寿命模型??１１５］。根据ＣＩＰＳ２００８模型，结温是影响ＩＧＢＴ器件寿命的最重要的一个参数，结??温测....

图１－５结温测量误差对寿命预测结果的影响??１．２高压大功率ＩＧＢＴ器件的发展??

这种ＩＧＢＴ器件封装结构近年来才出现，相关的研宄较少［２Ｇ］。??１．２．１焊接式ＩＧＢＴ模块??焊接式ＩＧＢＴ模块的典型封装形式和内部结构图如图１－６所示，主要包括功??率半导体芯片（ＩＧＢＴ芯片和ＦＲＤ芯片）、ＤＢＣ板、基板、功率电极和键合线等，??各部分的作用如下：??３?....

图１－６焊接式ＩＧＢＴ模块结构示意图??（１）功率半导体芯片：功率半导体芯片是整个模块的核心，包括ＩＧＢＴ芯??

Ｔ３０?２５?３９?３０?１８?１１?７?３?２??１５０?２５?３３?２６?１６?９?６?３?１??图１－５结温测量误差对寿命预测结果的影响??１．２高压大功率ＩＧＢＴ器件的发展??１９８２年Ｗｈｅａｔｌｅｙ和Ｂｅｃｋｅｒ发明了?ＩＧＢＴ［Ｉ７］，随后ＩＧＢＴ以其电压控制、高电....

图１－８凸台式压接型ＩＧＢＴ器件的内部结构??

＾?＾?Ｌｙ?ｌｕ?ｌｉＪ??；?ｉ－ａ?？ｓ－＞??图１－７凸台式压接型ＩＧＢＴ器件的剖面结构??ａ）?ＩＧＢＴ?器件内部结构?ｂ）?４５００Ｖ?２４００Ａ?ＩＧＢＴ??图１－８凸台式压接型ＩＧＢＴ器件的内部结构??凸台式压接型ＩＧＢＴ的内部组成从上自下分别为：集电极铜盖、集电....

本文编号：4044838