压包式绝缘栅双极型晶体管失效分析

发布时间：2020-05-09 21:29

【摘要】：电力电子器件在电网的直流输电、新能源发电并网、电动汽车充电等领域得到广泛运用。目前,在特高压直流中已经开始使用压包式IGBT,但其故障过程与机理尚有待研究。在分析了压包式IGBT结构的基础上,本文利用COMSOL Multiphysics对其失效过程中的电场、温度场与机械应力场进行了计算,进而讨论了可能出现的故障情况。本文针对三种故障案例进行了计算,具体包括:1)IGBT在较大的电流发热及热胀冷缩的情况下的机械应力故障。通过计算该工况下IGBT中的电场分布、温度分布和机械应力,揭示了机械应力集中的位置,指示了设计中的薄弱环节与失效机理。2)界面气泡导致的局部放电。针对IGBT中硅芯片层和聚酰亚胺绝缘层之间存在微小气泡的情况,计算了不同电压下电场集中情况,并分析了制造工艺对IGBT可靠性的影响。3)接触不良。针对IGBT不同层间局部接触不良的情况,计算了对应的电场分布,分析了电流集中导致故障的过程与机理。通过上述研究,本文揭示了压包式IGBT中常见故障的机理与发展过程,分析了不同因素对其影响。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN322.8

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本文编号：2656764