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压接型IGBT器件内部压力分布 被引量：34
1
作者 邓二平 赵志斌 +2 位作者 张朋 黄永章 林仲康 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期201-208,共8页
压接型IGBT器件内部各组件直接堆叠在一起,通过外部压力使得各组件间保持良好的机械与电气接触,进而引入一定比例的接触电阻和接触热阻,所以器件内部的压力分布不仅影响器件内部的电流分布和温度分布,还将严重影响器件的可靠性。基于压... 压接型IGBT器件内部各组件直接堆叠在一起,通过外部压力使得各组件间保持良好的机械与电气接触,进而引入一定比例的接触电阻和接触热阻,所以器件内部的压力分布不仅影响器件内部的电流分布和温度分布,还将严重影响器件的可靠性。基于压接型IGBT器件的有限元计算模型和特殊的应用工况,研究压接型IGBT器件内部的压力分布情况,重点探讨器件内部各组件加工误差与内部的布局方式对器件内部压力分布的影响。通过压力夹具和压力纸等进行压接型IGBT器件内部压力分布的实验,实验结果不仅验证了有限元模型和边界条件的正确性,还表明外部压力加载对器件内部压力分布的影响。 展开更多
关键词 压接型IGBT器件 压力分布 可靠性 有限元计算模型 压力纸
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压接型IGBT器件多物理量测试方法综述 被引量：17
2
作者 傅实 邓二平 +5 位作者 赵志斌 崔翔 唐新灵 任斌 张一鸣 李金元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1587-1605,共19页
压接型IGBT器件目前已广泛应用于智能电网的各类高压大容量电力换流和控制装备中,与焊接式IGBT模块相比,具有功率密度大、双面散热、失效短路、易于串联等优点。器件中芯片压力、结温、电流3个关键物理量相互耦合并直接表征器件的运行工... 压接型IGBT器件目前已广泛应用于智能电网的各类高压大容量电力换流和控制装备中,与焊接式IGBT模块相比,具有功率密度大、双面散热、失效短路、易于串联等优点。器件中芯片压力、结温、电流3个关键物理量相互耦合并直接表征器件的运行工况,因此对压接型IGBT器件多物理量测试方法的研究有利于解决器件内部多物理场耦合问题,指导设计更有效的器件封装结构,保障器件的可靠运行。压接型IGBT器件内部芯片排列紧密,且密闭在由集电极和发射极极板压接形成的内部空间中,这给器件内部多物理量测试带来了挑战。该文紧密围绕压接型IGBT器件中上述3个关键物理量及其分布性的测试,系统综述小尺度下压力量、温度量、电流量各种测试方法的最新进展,梳理其主要特点,对比其优缺点并探讨其在压接型IGBT器件中的局限性与适用性,在此基础上展望压接型IGBT器件多物理量测试的研究方向。 展开更多
关键词 压接型IGBT器件 多物理量测试 压力测试 结温测试 电流测试
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不同结构压接型IGBT器件压力分布对比 被引量：7
3
作者 李安琦 邓二平 +3 位作者 任斌 赵雨山 赵志斌 黄永章 《中国电力》 CSCD 北大核心 2019年第9期11-19,29,共10页
柔性直流输电技术的不断发展对应用在柔性直流输电系统中的绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件提出了更多的要求。压接型IGBT器件因符合柔性直流输电系统等领域高电压、大电流以及高功率密度的发展需求而得到重视,易于串联的特性使其非常适用... 柔性直流输电技术的不断发展对应用在柔性直流输电系统中的绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件提出了更多的要求。压接型IGBT器件因符合柔性直流输电系统等领域高电压、大电流以及高功率密度的发展需求而得到重视,易于串联的特性使其非常适用于高压应用领域。目前以WESTCODE、TOSHIBA公司为代表的凸台式封装结构和以ABB公司为代表的弹簧式封装结构的2种压接型IGBT器件已成功应用到柔性直流输电工程中。基于有限元法建立了2种压接型IGBT器件的仿真模型,分别针对器件2种不同工况(正常加压未工作和正常工作状态)对比分析了其内部的压力分布。仿真结果表明,2种结构的压接型IGBT器件在正常加压状态下压力分布均比较均匀,由于弹簧结构的存在使得弹簧式压接型IGBT器件在正常工作状态下压力分布更为均匀。最后基于仿真分析,对压接型IGBT器件的结构优化提出了可能的解决方案。 展开更多
关键词 柔性直流输电 压接型IGBT器件 凸台式压接型IGBT器件 弹簧式压接型IGBT器件 压力分布
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多芯片并联压接式IGBT中压力不均对电流分布的影响分析
4
作者 邓真宇 陈民铀 +4 位作者 赖伟 李辉 王晓 李金元 杜耀婷 《智能电网（汉斯）》 2020年第3期67-73,共7页
压接式IGBT器件作为柔直输电换流装备的核心元件,在长时间尺度下因制造工艺、器件老化等因素,器件内部出现压力分布不均的现象,进而造成并联子模块间电流分布不均,使部分子模块可靠性降低,老化加快。为研究压接式IGBT中压力差异与电流... 压接式IGBT器件作为柔直输电换流装备的核心元件,在长时间尺度下因制造工艺、器件老化等因素,器件内部出现压力分布不均的现象,进而造成并联子模块间电流分布不均,使部分子模块可靠性降低,老化加快。为研究压接式IGBT中压力差异与电流分布不均匀程度间的关系,本文分析了压力分布导致器件内部模块并联不均流的原因;并开展不同压力差异下的并联实验,获得了不同压力差异下的电流分布数据。通过对实验结果的分析,明确了压力差异与电流分布差异之间的关系,为探究压接式IGBT的优化设计及老化失效演变提供参考。 展开更多
关键词 压接式IGBT 压力不均 并联不均流 电流分布
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压接型IGBT器件单芯片子模组疲劳失效的仿真 被引量：19
5
作者 张经纬 邓二平 +2 位作者 赵志斌 李金元 黄永章 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期4277-4285,共9页
压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件因其具有双面散热、失效短路和易于串联等优点特别适合应用于柔性直流输电等大功率领域。但这种压接封装结构的器件在经历长时间的循环热应力后,各组件中的金属材料会逐渐出现疲劳失效,对器件可靠性... 压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件因其具有双面散热、失效短路和易于串联等优点特别适合应用于柔性直流输电等大功率领域。但这种压接封装结构的器件在经历长时间的循环热应力后,各组件中的金属材料会逐渐出现疲劳失效,对器件可靠性产生不利影响。建立压接型IGBT器件的单芯片子模组有限元仿真模型,利用功率循环仿真来模拟器件所经历的循环热应力工况,并对功率循环仿真结果进行热和力的分析。同时应用组合Coffin-Mason和Basquin模型对IGBT芯片进行疲劳寿命预测。结果表明芯片与发射极钼片相接触的边缘区域承受的压力最大也最易变形,且在高应力条件下芯片的疲劳寿命只有10 000多次循环。最后结合实际失效的芯片和仿真结果提出压接型IGBT器件一种"压力失效"模式,并对其相应的失效机理进行了一些初步解释。 展开更多
关键词 压接型IGBT 器件 单芯片子模组 功率循环 疲劳寿命预测 芯片失效
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计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模与分析 被引量：4
6
作者 李辉 王晓 +3 位作者 姚然 龙海洋 李金元 李尧圣 《中国电力》 CSCD 北大核心 2019年第9期30-37,共8页
大功率压接型IGBT器件更适合柔性直流输电装备应用工况,必然对压接型绝缘栅极晶体管(IGBT)器件可靠性评估提出要求。提出计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模方法,首先,建立单芯片压接型IGBT器件电–热–机械多物理场仿真模型,... 大功率压接型IGBT器件更适合柔性直流输电装备应用工况,必然对压接型绝缘栅极晶体管(IGBT)器件可靠性评估提出要求。提出计及内部材料疲劳的压接型IGBT器件可靠性建模方法,首先,建立单芯片压接型IGBT器件电–热–机械多物理场仿真模型,通过实验验证IGBT仿真模型的有效性;其次,考虑器件内部各层材料的疲劳寿命,建立单芯片压接型IGBT器件可靠性模型,分析了单芯片器件各层材料薄弱点;最后针对多芯片压接型IGBT器件实际结构,建立多芯片压接型IGBT器件多物理场仿真模型,分析器件应力分布,并对各芯片及多芯片器件故障率进行计算。结果表明,压接型IGBT器件内部的温度、von Mises应力分布不均,最大值分别位于IGBT芯片和发射极钼层接触的轮廓线边缘;多芯片器件内应力分布不均会导致各芯片可靠性有所差异,边角位置处芯片表面应力最大,可靠性最低。 展开更多
关键词 压接型IGBT器件 多物理场模型 材料疲劳 可靠性模型
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高关断能力压接型IGBT器件研制 被引量：3
7
作者 冷国庆 赵哿 +3 位作者 金锐 高明超 温家良 潘艳 《大功率变流技术》 2017年第5期70-73,88,共5页
直流断路器是高压直流输电系统换流站的主要电气设备之一。作为直流断路器中关键部件,压接型IGBT(insulated gate bipolar transistor)的电学性能及可靠性尤为重要。基于直流断路器的特性需求,开发出一款具有高关断能力的3 300 V压接式I... 直流断路器是高压直流输电系统换流站的主要电气设备之一。作为直流断路器中关键部件,压接型IGBT(insulated gate bipolar transistor)的电学性能及可靠性尤为重要。基于直流断路器的特性需求,开发出一款具有高关断能力的3 300 V压接式IGBT芯片。该芯片具有良好的开关特性、短路特性及坚固性,可通过8倍额定电流关断测试,且与自主研制的FRD芯片有良好的匹配性;基于此芯片研制的高关断压接型IGBT模块已通过仿工况关断能力测试。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 压接型IGBT器件 短路安全工作区 结构设计
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