基于鍵合線壓降的IGBT模塊內(nèi)部缺陷監(jiān)測研究

龔 燦，孫鵬菊，杜 雄，王海波，彭英舟，周雒維

（重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室，重慶400044）

基于鍵合線壓降的IGBT模塊內(nèi)部缺陷監(jiān)測研究

龔 燦，孫鵬菊，杜 雄，王海波，彭英舟，周雒維

（重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室，重慶400044）

為了準(zhǔn)確地評估出IGBT模塊的健康水平，及時發(fā)現(xiàn)并更換存在缺陷的IGBT模塊，提高功率變流器的可靠性，提出了一種基于鍵合線壓降的IGBT模塊內(nèi)部缺陷診斷方法。通過監(jiān)測IGBT模塊內(nèi)部單個芯片等效鍵合線壓降的變化，辨識出IGBT模塊內(nèi)鍵合線的老化狀態(tài)，進(jìn)而判斷出IGBT模塊的健康水平。實驗結(jié)果表明，基于鍵合線壓降的IGBT模塊內(nèi)部缺陷診斷方法能準(zhǔn)確地辨識出模塊內(nèi)鍵合線的老化過程，與采用監(jiān)測門極信號辨識模塊老化狀態(tài)的方法相比，所提方法不僅能辨識出單個芯片全部鍵合線脫落的情況，而且能辨識出部分鍵合線老化的情況，在辨識精度上有了很大的提高。該方法為確定合適的時機(jī)對變流器進(jìn)行維護(hù)、降低系統(tǒng)的維護(hù)成本提供了理論依據(jù)。

IGBT模塊；可靠性；鍵合線；電阻率溫度系數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測

電力電子裝置因其高效、節(jié)能等特性，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。大功率IGBT模塊主要應(yīng)用在對可靠性要求較高的機(jī)車牽引、電動汽車、航空電源、可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域［1］。這些領(lǐng)域的功率變流器有一個共同點就是需要處理隨機(jī)變化的功率，較大的功率波動使得IGBT模塊承受不均衡的電熱應(yīng)力，導(dǎo)致模塊內(nèi)部出現(xiàn)疲勞損傷［2］。……