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基于有限元方法的IGBT热模型仿真 被引量：6
1
作者 孙海峰 王亚楠 《电力科学与工程》 2019年第6期15-22,共8页
随着集成电路的发展,绝缘栅双极晶体管(IGBT)对电磁脉冲的敏感性增高,造成器件的疲劳与老化,IGBT模块失效将导致功率变流器故障,为了提高功率变流器的稳定性,保证电子设备能够正常工作,研究电磁脉冲对IGBT的影响是很有必要的。基于有限... 随着集成电路的发展,绝缘栅双极晶体管(IGBT)对电磁脉冲的敏感性增高,造成器件的疲劳与老化,IGBT模块失效将导致功率变流器故障,为了提高功率变流器的稳定性,保证电子设备能够正常工作,研究电磁脉冲对IGBT的影响是很有必要的。基于有限元软件COMSOL建立的IGBT三维热模型,分析了IGBT在稳态以及瞬态下结温变化规律。研究了IGBT在单脉冲和周期脉冲作用下的热累积效应,捕获并比较了IGBT中的瞬态热响应和峰值温度,分析了IGBT在焊料层不同老化状态下的温度场。结果表明温度最大值出现在芯片中心,且脉冲功率幅值、脉宽、波形、频率等因素都会对结温有不同程度的影响,严重时将会导致模块失效。另外,焊料层老化导致导热系数降低,从而改变了热流的传递过程,使得热流从芯片传递到芯片焊料层所需的时间减少,导致器件更易发生损坏。因此,研究结果可为IGBT的设计及运行状态提供一定的参考。 展开更多
关键词 IGBT 热模型 电磁脉冲 热效应 焊料层老化
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基于壳温信息的功率器件可靠性分析 被引量：5
2
作者 崔曼 胡震 +3 位作者 张腾飞 周岩 贾蓉 刘俊杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期6760-6767,共8页
功率器件的焊料层易受到温度波动逐步发生老化脱落,造成热量无法快速消散而在芯片处积聚,引起芯片过热损毁,造成功率器件突发失效,因此,焊料层老化的实时评估是实现功率器件可靠运行的重要保障。该文通过提出基于壳温的焊料层老化评估方... 功率器件的焊料层易受到温度波动逐步发生老化脱落,造成热量无法快速消散而在芯片处积聚,引起芯片过热损毁,造成功率器件突发失效,因此,焊料层老化的实时评估是实现功率器件可靠运行的重要保障。该文通过提出基于壳温的焊料层老化评估方法,分析了焊料层老化影响的壳温分布情况,建立了基于壳温的基板二维温度梯度模型对壳温分布变化规律,研究了壳温分布变化与热阻抗的关联情况,以焊料层老化程度作为中间变量,通过离线加速老化平台采集壳温分布和热阻抗的演化信息,建立基板二维温度梯度与热阻抗关系的数据库,在工程应用中,通过布设在器件基板和散热板之间的传感器测量壳温并计算二维温度梯度,通过数据库识别热阻抗值对器件可靠性进行评估。在仿真和实验的老化分析中,表征壳温分布的二维温度与热阻抗的变化趋势相同,当器件失效时,二维温度梯度和热阻抗分别增长了16.1%、20%和20.1%,表明二维温度梯度与热阻抗受焊料层老化影响是一致的,与现有的方法相比,该方法通过壳温便可实现功率器件的可靠性评估。 展开更多
关键词 功率器件 焊料层老化 可靠性 温度梯度
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基于双分支Cauer模型的IGBT模块焊料层老化监测方法
3
作者 刘雪庭 杜明星 +1 位作者 马格 尹艺迪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期336-341,共6页
以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的焊料层为研究对象,在传统Cauer模型的基础上,提出考虑芯片-铜端子热流支路的双分支Cauer模型,利用光纤温度传感器测量裸露在IGBT模块外部的铜端子温度和IGBT模块底板温度,以获取IGBT芯片结温,通过分析芯片... 以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的焊料层为研究对象,在传统Cauer模型的基础上,提出考虑芯片-铜端子热流支路的双分支Cauer模型,利用光纤温度传感器测量裸露在IGBT模块外部的铜端子温度和IGBT模块底板温度,以获取IGBT芯片结温,通过分析芯片结温、铜端子温度、底板温度的变化规律,准确定位焊料层老化位置,以区分芯片焊料层老化和底板焊料层老化,从而实现对不同焊料层的老化状态监测。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 状态监测 有限元分析 焊料层老化 Cauer热网络模型
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