功率IGBT的若干失效问题研究

• 作 者: 李锋
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: IGBT 失效问题 性能参数 应力冲击

由于绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有工作频率高、处理功率大和驱动简单这三大优点,所以在电力电子设备中、尤其是超音频大中型功率的电力电子设备中的应用越来越广泛。但是,IGBT失效引发的设备故障往往会带来巨大的人力、物力损失。因此,本文针对功率IGBT的若干失效问题进行研究。首先在对IGBT的结构、工作原理、特性进行深入了解的基础上,对IGBT的失效问题进行了理论分析,分别从IGBT的失效因素、失效模式、失效机理等几个方面进行了分析、总结与探讨。IGBT器件在实际使用中会经受各种应力冲击,例如dv/dt、di/dt、C-E间电压的变化、过流冲击、短路脉冲电流冲击、过热冲击等。其中热损耗带来的高结温使得IGBT对外部应力冲击更为敏感,本文通过分析相关文献,在此基础上针对“高温栅偏压和高温反偏压应力冲击对IGBT性能的影响”方面的问题进行了较为深入的研究。本文的最后就短路脉冲电流冲击对IGBT性能的影响(即IGBT性能参数的退化)问题,搭建实验电路进行了实验研究。每进行一段预设的短路脉冲冲击,就测试它的通态管压降、栅门槛电压、开通时间、关断时间等几个标志IGBT性能的重要参数,对实验结果进行了分析与曲线拟合,以得出这几个参数的退化规律。通过该课题的研究,关于高温偏压以及脉冲电流冲击对IGBT性能参数的影响(即IGBT的退化失效规律)等研究结果,对IGBT在实际应用中能够具有一定的参考价值。