【摘 要】
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随着电力系统的发展需要,IGBT器件功率密度逐渐增加而且工作环境更加复杂,使得IGBT器件热可靠性问题日益突出,从而准确测量IGBT器件热特性参数显得十分重要。传统的热阻测试
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随着电力系统的发展需要,IGBT器件功率密度逐渐增加而且工作环境更加复杂,使得IGBT器件热可靠性问题日益突出,从而准确测量IGBT器件热特性参数显得十分重要。传统的热阻测试方法只能测量器件的整体热阻值而限制了对器件内部的进一步热分析,基于结构函数的热瞬态测试技术能全面地分析器件内部从芯片到散热器热传导路径上各层结构的热学性能,是功率半导体器件目前最有效的热特性分析方法,因此,对大功率IGBT器件的热瞬态测试技术研究具有重要的理论和现实意义。本文首先概述了大功率IGBT器件热特性测试方法及测试系统的国内外研究现状,针对两个主要的热特性参数——结温和热阻,简要介绍了参数常用的测试方法和相关热特性测试仪。为了克服传统热特性测试技术的缺点,本文重点针对热瞬态测试技术,详细研究了其基本原理并建立一套软件测试系统,以准确测量器件内部各层结构的热学参数。随后,针对热瞬态测试技术的两个关键问题,本文研究了两种常用反卷积算法的基本原理和影响因素,并从各方面对比了算法的性能,对于热瞬态测试技术最适用的反卷积算法给出一个正确的评价。同时,提出采用Mathematica解决网络模型转换过程中的精度问题,在达到与GMP同样精度的前提下降低转换难度,更加有利于其在功率半导体器件热特性测试方面的推广应用。最后以理想热路模型及功率半导体器件的实际测试数据为例,验证了本文提出的算法的准确性和可操作性,并将其应用于压接型IGBT器件有限元模型,进一步基于仿真验证了本文所提出的大功率IGBT器件热瞬态测试技术软件实现方法的可行性和有效性。
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