IGBT功率模块结温探测和寿命预测
[Abstract]:As power switch devices, insulated gate bipolar transistor (IGBT) has been widely used in many key fields, such as new energy generation, high voltage transmission and so on, because of its high current density and low saturation voltage. Causes the device fatigue aging. Such as high current intensity, high voltage level and high switching frequency during operation, all of these bring hidden trouble to the reliability of the device. Through long-term research and working experience, about 55% of the failure reasons are due to the high voltage, current and switching frequency of the device, which leads to the increase of the junction temperature of the device, while the increase of the junction temperature indirectly accelerates the aging degree of the module. When the junction temperature reaches a certain height, the fatigue degree of the device will show a geometric progression upward trend, thus accelerating the failure. Therefore, the study of the relationship between the junction temperature of IGBT power module and its lifetime can reduce the failure rate of the system and improve the reliability of the system. In this paper, the IGBT power module is taken as the research object, in the aspects of module electrothermal modeling, junction temperature evaluation, life prediction and so on. Firstly, the basic structure and operation principle of IGBT power module are briefly introduced, the failure reasons and failure forms of IGBT power module are summarized and analyzed in detail, and the failure reasons are classified into physical and electrical causes. Secondly, according to the principle of junction temperature measurement, an electrothermal model of IGBT power module is established based on the existing model. The model can reflect the relationship between device power loss and junction temperature rise, and it is an electrothermal coupling process. It is necessary to establish a joint electrothermal simulation model. This paper discusses in detail how to establish the electrical simulation model and thermal simulation model of IGBT power module. Thirdly, based on MATLAB / Simulink software, the electrical simulation model, thermal simulation model and electrothermal coupling process of IGBT power module are built. The current and voltage are taken as simulation variables, and the junction and shell temperature of IGBT power module are obtained by simulation. Finally, it is shown that the life of IGBT power module is closely related to the junction temperature. The life of IGBT power module can be predicted by taking junction temperature as a variable, and the life of the module under normal working condition can be obtained by using the life prediction mathematical model.
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN322.8
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,本文编号:2123120
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