IGBT可靠性测试方法
IGBT模块：技术、驱动和应用课件：质量与可靠性
测试项目
型式试验
常规试验
测试项目
型式试验
常规试验
集-射极电压Uce*sus
×
集-射极饱和电压UCEsat
×
×
集-射极电压UCES
×
×
集-射极漏电流ICES
×
栅-射极电压±UGES
×
输入电容Cies
×
*
DCB：系统焊层的分离，总是从DCB的角落开始。避免在DCB的四角产生直角可以提高系统焊接层的负载周次能力 插入凹纹：在DCB的覆铜层边缘引入特定的压痕来防止覆铜层的脱落，从而提高自身的负载周次能力。
提高负载周次能力的措施
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
铜绑定线
采用铜键合工艺同时采用铜作为芯片表面金属覆层。
*
给定负载循环300s，据此计算损耗及计算相应的散热器温度、底板温度和结温。
寿命计算
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
每年的天数
5
10
10
20
25
30
45
50
50
50
35
35
每天的负载周次
2
2
igbt标准
igbt标准IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种半导体功率开关器件，具有结构简单、性能稳定、耐压能力强等特点，被广泛应用于电力电子领域。
IGBT标准是指IGBT器件的相关标准规范，包括其性能参数、测试方法、质量要求等内容。
本文将对IGBT标准进行详细介绍，以便读者更全面地了解IGBT器件的相关知识。
首先，IGBT标准主要包括以下几个方面，性能参数、测试方法、质量要求和标志标识。
性能参数是衡量IGBT器件性能优劣的重要指标，包括导通压降、关断压降、最大耐压、最大电流等。
测试方法是指对IGBT器件性能参数进行测试的具体方法和步骤，确保测试结果准确可靠。
质量要求是指IGBT器件在生产和使用过程中应符合的质量标准，包括外观质量、封装质量、可靠性要求等。
标志标识是指IGBT器件在生产和销售过程中应标注的相关标志和标识，以便用户正确选择和使用。
其次，IGBT标准的制定和实施对于推动IGBT器件的技术进步和产业发展具有重要意义。
通过制定统一的标准规范，可以促进不同厂家生产的IGBT器件在性能参数、质量要求和标志标识等方面达到一致，提高产品的可比性和可替代性。
同时，标准的实施可以规范市场秩序，保护用户利益，提高产品的质量和可靠性，推动整个行业向更高水平发展。
再次，IGBT标准的制定需要充分考虑IGBT器件的实际应用需求和技术发展趋势。
随着电力电子技术的不断发展，IGBT器件在各个领域的应用越来越广泛，对性能参数、质量要求和标志标识等方面的要求也越来越高。
因此，在制定IGBT标准时，需要充分调研市场需求，倾听用户意见，结合最新的技术发展趋势，确保标准规范符合实际应用需求，具有可操作性和前瞻性。
最后，IGBT标准的制定和实施需要各方共同参与和配合。
作为IGBT器件的生产厂家，应加强内部管理，提高产品质量，确保符合标准要求。
作为IGBT器件的用户，应加强对标准的学习和应用，提高对产品质量的监督和检测能力。
IGBT模块测量与判断
IGBT模块测量与判断简介IGBT模块是现代电力电子技术中的重要器件，主要用于变频器、逆变器、交直流混合电源等电力设备中。
在实际运用中，IGBT模块的电性能、热性能和可靠性往往是影响整个电力设备工作性能的关键因素之一。
因此，IGBT模块的测量和判断非常重要。
本文将介绍IGBT模块测量方法和判断方法，帮助读者更好地了解和使用IGBT 模块。
IGBT模块测量方法1. DC电阻测量DC电阻测量是IGBT模块测试中最常见的方法之一。
通过测量IGBT模块正负级之间发生通断的DC电阻来判断器件的状态。
测量步骤：1.将万用表调整到DC电阻档位。
2.将正负级之间的引脚测量，分别记录正负极间电阻。
3.将正负级引脚交换后再次测量，记录正负极间电阻。
4.比较两次测量结果，如果读数相同，则IGBT模块正负级之间没有短路。
如果读数大幅变化，则IGBT模块正负级之间可能存在短路。
2. 电压测量电压测量是IGBT模块测试中常用的方法之一，测量IGBT模块正负级引脚是否有电压，以判断器件的状态。
测量步骤：1.将万用表调整到电压档位。
2.将正负级之间的引脚测量，分别记录正负级之间的电压。
3.如果读数为0，则正负级之间没有电压，说明IGBT模块正负级之间不存在导通问题。
3. 电流测量电流测量是IGBT模块测试中比较常用的方法之一，测量IGBT模块负载电流是否正常，以判断器件的状态。
测量步骤：1.将万用表调整到电流档位。
2.将正负级之间连接负载，分别记录正负级引脚的电流。
3.如果读数过大或过小，则说明IGBT模块存在问题。
IGBT模块判断方法1. 观察外观首先，可以通过观察IGBT模块的外观，判断器件是否受损或破碎。
如果IGBT 模块外观有破损、变形、划痕等，说明器件可能存在损伤，需要进一步检查。
2. 测量IGBT模块正负级引脚间电阻通过DC电阻测量方法，可以判断IGBT模块正负级之间的通断（正常应该读数接近无穷大，如果出现很小的电阻值，表示器件存在短路现象）。
IGBT测试方法
IGBT测量l 、判断极性首先将万用表拨在R×1K 。
挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G ）。
其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。
在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C ) ：黑表笔接的为发射极（E ）。
2 、判断好坏将万用表拨在R×10KQ 档，用黑表笔接IGBT 的集电极（C ) ，红表笔接IGBT 的发时极( E ) ，此时万用表的指针在零位。
用手指同时触及一下栅极（G ）和集电极（C ) ，这时工GBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站们指示在某一位置。
然后再用手指同时触及一下栅极（G ）和发射极（E ) ，这时IGBT 被阻断，万用表的指针回零。
此时即可判断IGBT 是好的。
3 、注意事项任何指针式万用表铃可用于检测IGBT 。
注意判断IGBT 好坏时，一定要将万用表拨在R×IOK挡，因R×IKQ 档以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT 导通，而无法判断IGBT 的好坏。
此方法同样也可以用护检测功率场效应晶体管( P 一MOSFET ）的好坏。
粗测IGBT放大性能可以用下面方法用指针万用表X10挡，像用筷子的方法持表棒。
黑表棒接C，红表棒接E，左手两手指同时触碰G-E两极。
万用表指示为无穷大，说明IGBT截止正常，手指离开能保持读数为正常，然后再同时触碰G-C两极，万用表向阻值小的方向偏摆，摆幅大好，手指离开度数能保持的为正常，如果不能保持的就是坏的如果手指太干燥，可以搞点口水弄湿润会爽些，呵呵PNP型的反接表棒，方法一样.MOS管也可以类似方法测量的快捷测量用指针万用表简单的测量,先直接量一下C,E间是否导通,在C,E,E,C都通,既坏的.在CE,不通的情况下,进行下步骤.先在IGBT的G脚和E脚加正向电压,{即万用表打在×10挡,黑表笔接G,红表笔接E},只要稍微接通一下,然后量C,E间的导通电阻,很小,再在G,E间加反向电压(红表笔接G,黑表笔接E),然后量C,E间的导通电阻,无穷大.这样就是好的.检测IGBT模块的的办法以两单元为例:用模拟万用表测量静态测量:把万用表放在乘100档,测量黑表笔接1端子、红表笔接2端子,显示电阻应为无穷大;表笔对调,显示电阻应在400欧左右.用同样的方法,测量黑表笔接3端子、红表笔接1端子, 显示电阻应为无穷大;表笔对调,显示电阻应在400欧左右.若符合上述情况表明此IGBT的两个单元没有明显的故障. 动态测试: 把万用表的档位放在乘10K档,用黑表笔接4端子,红表笔接5端子,此时黑表笔接3端子红表笔接1端子, 此时电阻应为300-400殴,把表笔对调也有大约300-400殴的电阻表明此IGBT单元是完好的. 用同样的方法测试1、2端子间的IGBT,若符合上述的情况表明该IGBT也是完好的.将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT 的漏极（D），红表笔接IGBT 的源极（S），此时万用表的指针指在无穷处。
IGBT模块应用中的寿命和可靠性
IGBT模块应用中的寿命和可靠性系统寿命与可靠性关系：可靠性：产品在一定条件下无故障完成规定功能的能力或可能性IGBT模块的失效模式：功率周次Power cycling：功率周次用于评估绑定线和Die焊层的机械寿命Power cycling can estimate the bonding wire and die solder’s lifetime 测试方法: 加载自加热，周期≤3秒，测试ΔTvjTest method: Self heating by load, T_cycle ≤3 seconds, measure ΔTvj 失效判据：饱和压降Vcesat 增大+5%Failure criteria: Vcesat increase more than 5%温度周次Thermal cycling温度周次用于评估DCB下焊接层的寿命Thermal cycling can estimate DCB solder’s lifetime测试方法: 通电加热，周期5分钟，测量ΔTcTest method: Self heating by load, 5 min/, measure ΔTc 失效判据：热阻Rthjc 增大+20%Failure criteria: R_thjc increase 20%失效机理是两种材料不同的膨胀系数(Different material’s CTE)[ppm/K]不同应用下IGBT模块的寿命Lifetime of IGBT module in different applicationThere are many applications and similar types of power modules.Main objective is: how to select an active device in order to reach desired system lifetime? Is it possible to have power module suiting to all applications?由周期内系统工况变化获得温度变化Get the temperature profile by power profile in a cycle温度变化导致的失效模式Failure modes with ΔTThere are two key factors in the selection of the appropriate power module:1)thermal: Tvj op < Tvj max2)reliability: wear out mechanisms which determine module lifetime as result of module reliability curves and thermal stressesNote: RBSOA and other electrical phenomena are not covered in the presentation. Factors and impacts:1)TjFWD max ≤Tvj opTjIGBT max ≤Tvi opNowadays Tvj op = 150°C2)DTjFWD & DTjIGBT refer to Power Cycling reliability curvesΔTC refers to Thermal Cycling reliability curvesReliability curves are always given by power module manufacturer绑定线老化——功率周次曲线Bond wire degradation –PC curve功率周次曲线修正因数PC curve correction factor基板焊层老化——热循环曲线Solder on baseplate degradation –TC curve功率温度循环（PC）次数评估计算No. of cycle estimation calculation with Power cycling curve实例：稳态周期系统的寿命估算Simple mission cycle -- example of lifetime estimationFor relative simple mission cycles the module lifetime based on the three presented reliability curves and power losses converted into a junction and case temperature swing can be easily estimated. PrimePACK™module in use: FF900R12IP4D实例：稳态周期系统的寿命估算Simple mission cycle -- example of lifetime estimationQuestion from last page: how to estimate the power module lifetime under the mission cycle, has to be repeated again. Let’s calculate the module wear out as a function of mission cycle and time.Final lifetime module estimation:wear out / year = 0,3% + 5.8% + 4,38ppm + 8,76ppm ≌6.1%As reliability curves are given for 100% lifetime the module can work in the example application for :100% / 6.1% ≌16.4yearsNote: These calculations are made for IGBT only. FWD has to be calculated separately.动态负载周期的寿命估算方法Dynamic load cycle –lifetime estimateMatlab calculates losses for given number of the load cycles and applies them to the thermal networks specific for selected module in Simulink. As a result the junction temperature profile for IGBT, Diode and the profile of the solder temperature is obtained.In that case, the simulation will be stopped. Over the graph the information says, which element has higher temperature than allowed. If its below..雨流计数法---随机负载谱转化为变幅或恒幅的负载谱•把负载变化周次种类减少•根据有限的试验数据推算整个寿命周期的变化规律，获得典型谱From the temperature profile analysis the life time (and wear of the life time in %) for each element and solder will be calculated. The graphs will show the life time wear for each deltaT. The sum of the percents is calculated and also shown on the graph.IGBT4模块的性能提升High performance of IGBT4 moduleIGBT4模块的150度最高允许工作结温，源于内部焊线工艺的改进，使其可靠性指标-功率周次（PC）数大幅增加！铜绑定线Copper Bonding Wire-- EconoDUAL™3 600A真正实现EconoDUAL™3 最大输出电流能力--- @ TC=100°C, Tvj=175°C降低引线电阻R CC‘EE‘保证功率周次，满足风力发电，电动汽车需求提供焊接/PressFIT 两种兼容版本提供650V,1200V,1700V IGBT4 全系列，便于现有设计的功率升级PressFIT 端子压接技术Press + FIT = PressFITPressFIT Technology无铅以达到RoHS环保要求简易无焊接安装节约生产组装的成本和时间高可靠性减少工人焊接端子中失误导致的过温和静电损坏可靠性已在多个高端客户的产品中得到验证超声波焊接的功率端子Ultrasonic welded terminals功率端子采用超声波焊接Internal terminal connections ultrasonic welded- 可增加模块端子的鲁棒性Increased mechanical robustness- 可增加模块端子电流通过能力Higher terminal currents possible - 无焊料可增加热传导能力maximum temperature even reduced已应用在以下的模块封装中：PrimePACK, IHM-B Traction series, EconoPACK™4 模块基板和衬底材料的选择以提高温度周次。
IGBT热可靠性分析简述
作者简介院尹丽晶(1989-)，女，工程师，硕士研究生，主要从事半导体元器件检测及可靠性研究相关方面的工作。
IGBT 热可靠性分析简述A Brief Analysis of the Thermal Reliability of IGBT尹丽晶1,2(1.中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051;2.国家半导体器件质量监督检验中心,河北石家庄050051)Yin Li-jing 1,2(1.The 13th Research Institute,CETC,Hebei Shijiazhuang 050051;2.National Semicon-ductor Device Supervision and Inspection Center,Hebei Shijiazhuang 050051)摘要：IGBT 器件被认为是一种可用于需要高压、大电流和高速应用领域的理想功率器件，驱动功率小而饱和压降低。
该文对IGBT 器件的基本原理及其主要热失效模式进行了简要介绍，并提出了改进意见。
关键词：IGBT；基本原理；热失效中图分类号：TN322+.8文献标识码：A文章编号：1003-0107(2020)08-0027-04Abstract:IGBT devices are considered to be ideal power devices for applications requiring high voltage,high current and high speed,with low driving power and low saturation voltage drop.In this paper,the basic principle and main thermal failure modes of IGBT devices are briefly introduced,and some suggestions are proposed.Key words:IGBT;Basic Principle;Thermal Failure CLC number:TN322+.8Document code:AArticle ID ：1003-0107(2020)08-0027-040引言IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管，是一种复合了双极结型晶体管(BJT)优点的MOS 型器件，集MOSFET 的电压控制特性和BJT 的低导通电阻特性于一身。
IGBT可靠性与寿命评估分析
IGBT可靠性与寿命评估分析摘要：IGBT是新能源汽车电器控制器中十分重要的一项部件，与电动汽车安全性和可靠性有关。
在本篇文章中主要论述了使用热敏感电参数方式提取IGBT结晶。
通过具体的实验获得实际情况，以此分析和判断该项模块的热疲劳寿命，按照电机控制器总成的实验情况提出了可行性方案。
关键词：IGBT可靠性；寿命评估；研究要点IGBT是能源变换和传输的一项核心器件，被称之为电力电子装置中的CPU。
在新能源汽车中，IGBT决定了驱动系统的交电流转换情况，同时也和车辆最大输出功率有关，是汽车动力总成系统中非常重要的一方面。
由于新能源汽车中对于IGBT功率器件应用极为普遍。
因此该项功率在整个车的成本中占据比例是特别大的。
在电机控制器中，IGBT把动力电池的高压直流电转变为驱动三相电机的交流电，为电机提供充足的动力。
在汽车运行状态下，启停和频繁加减速都会使IGBT模块工具发生改变，IGBT结温也呈现出了循环变化状态，温度变化形成的热应力，使模块内部焊层之间形成热疲劳或者失效。
从中来看，IGBT模块的结晶变化决定了工作的寿命和可靠性体现。
在本篇文章中利用热敏感电参数方式提取IGBT的结温，通过具体的分析评估整车寿命周期内的IGBT模块热疲劳寿命。
1、对于IGBT的论述IGBT主要是指复合类型的结构，本身组成部分为金属氧化物半导体场效应晶体管，本身具备的优势特别高，呈现出了功率小、热稳定性良好、载流密度大的一系列优势。
一般情况下，经过芯片、基板以及散热器进行焊接形成，热特性是IGBT功率器件的重点，芯片工作形成的热量通过不同的介质和界面传递到散热器，把热量全面挥发出来。
该项模块的发热来源渠道为功率损耗，功率损耗包含了IGBD损耗以及wd损耗，同时也表现为开关损耗和导通损耗。
功率损耗和电流饱和压降开关频率等多项因素有着密切的联系性。
2、IGBT的可靠性基本要求第一，针对于车规划级ICBT模块来讲，因为周围使用环境条件极为恶劣，工况特别复杂，寿命要求高，因此对于该项模块性能和可靠性提出了十分严格的要求。
基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估
第37卷第6期电力科学与工程V ol. 37, No. 6 2021年6月Electric Power Science and Engineering Jun., 2021 doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.06.003基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估帅双旭，熊炜，彭月，艾小清，刘玉洁，朱拉沙（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025）摘要：针对IGBT可靠性评估中结温与运行工况和工作特性紧密相关的问题，以及考虑寿命预测中受多因素的影响，基于IGBT结构及失效机理，提出基于电热耦合模型和Bayerer寿命预测模型的IGBT可靠性预测流程，并结合贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程，以MMC和DAB换流器中IGBT模块为研究对象，建立其热网络模型并根据设备实际运行工况计算内部IGBT芯片、FWD功率损耗和瞬时结温；通过雨流算法提取温度循环获得IGBT结温统计特征，从而得到IGBT的寿命预测和可靠性评估相关参数，并与利用功率循环曲线计算的失效率进行对比，结果表明，考虑了工作运行状态并基于电热耦合模型和寿命预测模型获得的失效率更能反映IGBT的实际运行情况。
关键词：IGBT；可靠性评估；寿命预测；电热耦合模型；雨流算法中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-0792(2021)06-0017-09IGBT Reliability Evaluation Based on Electro-thermal CouplingModel and Life PredictionSHUAI Shuangxu, XIONG Wei, PENG Yue, AI Xiaoqing, LIU Yujie, ZHU Lasha (The Electrical Engineering College, Guizhou University, Guiyang 550025, China)Abstract:Aiming at solving the problem that junction temperature is closely related to operating conditions and operating characteristics in IGBT reliability evaluation and considering the influence of multiple factors in life prediction, this paper proposes the reliability prediction process of IGBT based on electro-thermal coupling model and Bayerer life prediction model on the basis of IGBT structure and failure mechanism. Combined with Guizhou University’s urban distribution network flexible interconnection key equipment and technology research demonstration project, with IGBT modules in MMC and DAB converters as the research object, the thermal network model is established and according to the actual operating conditions of the equipment, the power loss and instantaneous junction temperature收稿日期：2020-12-07基金项目：贵州省科学技术基金（[2019]1058）作者简介：帅双旭（1996—），女，硕士研究生，研究方向为柔性互联配电网可靠性评估；熊炜（1972—），女，副教授，研究方向为配电网运行与控制及可靠性研究。
IGBT的检测方法
IGBT的检测方法IGBT有三个电极，分别称为栅极G(也叫控制极或门极)、集电极C(亦称漏极)及发射极E(也称源极)。
万川达供您参考IGBT检测方法。
一、用指针式万用表对场效应管进行判别（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。
具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。
当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。
因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G。
也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。
当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。
若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结，即是正向电阻，判定为P沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。
若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。
（2）用测电阻法判别场效应管的好坏测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。
具体方法：首先将万用表置于R ×10或R×100档，测量源极S与漏极D之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。
然后把万用表置于R×10k档，再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。
IGBT模块认证测试规范
IGBT模块认证测试规范拟制：张广文日期： 2011-03-07审核：姜明日期：__________批准：董瑞勇日期：__________更改信息登记表规范名称：IGBT模块认证测试规范规范编码：评审会签区：目录1.目的 (6)2.范围 (6)3.定义 (6)4.引用标准 (8)5.测试设备 (8)6.测试环境 (9)7.测试项目 (9)规格参数比对 (9)封装结构测试 (10)7.2.1封装外观检查 (10)7.2.2封装外形尺寸测试 (11)基板平整度测试 (12)7.2.4封装内部结构测试 (13)晶体管电特性测试 (15)7.3.1集-射极耐压VCES测试 (15)7.3.2 IGBT集-射极饱和压降VCE(sat)测试 (16)7.3.3 IGBT栅-射极阀值电压VGE(th)测试 (17)7.3.4 IGBT内置二极管正向压降VF测试 (18)Ices和IR测试 (19)绝缘耐压测试 (21)高温电应力老化测试 (23)高低温老化测试 (24)NTC热敏电阻特性测试 (25)驱动波形测试 (26)7.9.1驱动波形质量测试 (26)7.9.2开通关断时间测试 (28)7.9.3驱动电压幅值测试 (30)7.9.4死区时间测试 (31)限流测试 (32)均流测试 (33)短路测试 (35)温升测试 (39)IGBT晶元结温测试 (42)8.数据记录及报告格式 (45)IGBT模块认证测试规范1.目的检验IGBT模块各项性能指标是否满足标准和产品设计要求。
本规范主要从IGBT 结构、电气性能、可靠性等方面全面评估IGBT模块各项性能指标。
2.范围本规范规定的IGBT模块性能测试方法，适用于英威腾电气股份有限公司IGBT模块器件选型认可及产品开发过程中IGBT模块单体性能测试。
3.定义绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)：是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
IGBT模块工作原理注意事项及检验方法
IGBT模块工作原理注意事项及检验方法一、IGBT模块工作原理：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率半导体器件，结合了MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）和BJT（Bipolar Junction Transistor）的特点。
它具有MOSFET的高输入阻抗和低控制电流特性，以及BJT的低导通电压和高开关速度特性。
IGBT模块由一组IGBT晶片和驱动电路组成。
当输入电压施加在控制端时，驱动电路产生合适的电压和电流信号，控制晶片的导通与关断。
在导通状态下，IGBT模块能够承受大电流和高电压，而在关断状态下，则能够实现较低的能耗。
控制阶段：控制信号施加在控制端，通过驱动电路控制IGBT晶片的导通与关断。
开关阶段：当控制信号将IGBT晶片导通时，由于其结构上的PN结，会使其导通电压下降，其中增加的电流主要由N型补偿垒区供应。
导通阶段：一旦IGBT模块导通，其阻抗降低，电流将大量通过。
在导通状态下，其阻抗几乎只取决于N型补偿区的电阻。
关断阶段：当控制信号将IGBT晶片关断时，PN结上的耗尽层扩展，致使导通层的蓄积区被移出，电流迅速减少。
二、IGBT模块注意事项：1.温度控制：IGBT模块在高负载情况下产生较大的热量，需要结合设计要求和工况要求，进行散热措施，以防止超温。
2.静电防护：IGBT晶片非常敏感，需要采取静电防护措施，如使用防静电工作台、穿着导电手套等。
3.输入电压限制：IGBT模块的输入电压有一定的限制范围，超过此范围可能导致损坏。
因此，在使用时需要注意输入电压的范围。
4.输入信号控制：控制端输入信号的电压和电流要在规定范围内，以保证IGBT模块的正常工作。
5.导通和关断速度：IGBT模块的导通和关断速度会影响其性能，因此需要选择合适的驱动电路和控制信号。
6.绝缘耐压：IGBT模块需要具备良好的绝缘性能，以保证在高压环境下的安全性能。
IGBT的检测方法
IGBT的检测方法IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）是一种集大功率Bipolar Transistor和MOSFET优点于一身的器件，具有高开关速度、低功耗和高电压能力等特点，广泛应用于电力电子设备中。
IGBT的检测方法主要包括静态电特性测试、动态电特性测试和可靠性测试等。
1.静态电特性测试：-静态电流放大因子（HFE）测试：通过对基极电流和集电极电流之间的关系进行测试，可以评估IGBT的放大性能。
-开关特性测试：测试IGBT的开启电压和关闭电压，以及开启和关闭过程中的电流波形，以评估其开关速度和效率。
-静态电阻测试：通过测量IGBT的导通电阻和截止电阻，可以评估其导通和截止状态下的能量损耗和热特性。
2.动态电特性测试：-开关速度测试：通过测量IGBT的开启时间和关闭时间，以及电流和电压之间的响应时间，评估其动态响应和开关速度。
-反馈电容测试：IGBT内部的反馈电容对开关速度和功耗有重要影响，通过测试反馈电容的大小和频率特性，可以评估IGBT的性能。
-热响应测试：IGBT工作时会有一定的热功耗，通过测试其温度响应和热传导性能，可以评估其传热和温度稳定性。
3.可靠性测试：-温度稳定性测试：测试IGBT在不同温度下的静态和动态特性，评估其在不同工作温度下的性能和可靠性。
-电压应力测试：通过施加不同电压和电流的应力，测试IGBT在额定工作条件下的可靠性和耐压能力。
-寿命测试：通过长时间连续工作或循环工作，评估IGBT的寿命和可靠性。
-环境适应性测试：测试IGBT在不同工作环境、湿度和振动条件下的性能和可靠性，以评估其适应各种工作环境的能力。
以上是IGBT的检测方法的基本介绍，具体的测试方法和设备会根据不同的应用、需求和标准有所差异。
IGBT的测试对于确保其正常工作、提高产品质量和可靠性非常重要，因此在生产过程中需要进行严格的测试和筛选。
IGBT模块的寿命和可靠性研究
IGBT模块的寿命和可靠性研究
摘要：
本文以IGBT模块的寿命和可靠性为研究对象，通过对IGBT模块寿命机制和可靠性影响因素的分析，探究提高IGBT模块寿命和可靠性的方法和途径。
首先介绍了IGBT模块的基本结构和工作原理，接着详细阐述了IGBT模块寿命的常见故障形式和寿命限制因素。
然后，探讨了影响IGBT 模块可靠性的诸多因素，包括过渡过电压、过温、失调和环境应力等。
最后，提出了提高IGBT模块寿命和可靠性的关键技术和策略。
1.引言
1.1研究背景
1.2研究目的
2.IGBT模块的基本结构和工作原理
2.1IGBT的基本结构
2.2IGBT的工作原理
3.IGBT模块寿命的故障形式和限制因素
3.1热失效
3.2电压应力失效
3.3氧化层失效
3.4渗透失效
3.5寿命限制因素的分析
4.影响IGBT模块可靠性的因素
4.1过渡过电压的影响
4.2过温的影响
4.3IGBT失调的影响
4.4环境应力的影响
5.提高IGBT模块寿命和可靠性的关键技术和策略
5.1散热技术的改进
5.2逆变器系统的保护措施
5.3优化设计和制造工艺
5.4可靠性试验和故障分析
6.结论
整体结构可以根据需要进行调整和扩充，以满足更多细节和要求。
此外，为了增加文档的完整性，还可以添加实验结果、案例分析和专家访谈等内容。
基于深度学习的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测
基于深度学习的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测基于深度学习的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测引言IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种重要的功率半导体器件，被广泛应用于电力电子系统中。
然而，由于IGBT的工作环境存在高温、高电压和高电流等恶劣条件，其寿命与可靠性成为电力电子设备中的瓶颈问题。
因此，准确评估IGBT的健康状态，并预测其剩余寿命至关重要，这不仅能够提高设备的可靠性，还能够降低维修成本。
一、IGBT健康状态评估方法1. 特征提取在IGBT健康状态评估过程中，特征提取是一个关键的步骤。
传统方法多采用基于统计学的特征提取方法，如均值、方差、峰值等。
然而，这种方法只能提取样本的整体统计信息，无法捕捉到样本内部的特征。
针对这个问题，基于深度学习的方法具有明显的优势。
例如，卷积神经网络（CNN）可以自动学习到IGBT故障模式中的特征信息，从而提高评估的准确性。
2. 健康状态评估模型构建在特征提取阶段之后，我们需要构建一个评估模型来准确地判断IGBT的健康状态。
传统的评估方法多采用支持向量机（SVM）或逻辑回归（LR）等机器学习算法，但其准确性有限。
近年来，深度学习中的循环神经网络（RNN）等算法被广泛应用于健康状态评估中，因其可以处理时间序列数据并具有很强的非线性建模能力。
3. 实验数据采集与准备为了验证所构建的评估模型的有效性，我们需要采集IGBT的工作数据并进行预处理。
实际中，可以在IGBT设备中潜入传感器，实时采集电流、电压、温度等参数，以及故障样本。
而后，通过对这些数据进行滤波、归一化等预处理操作，得到用于模型训练的数据集。
二、IGBT剩余寿命预测方法1. 特征提取IGBT的剩余寿命预测与健康状态评估类似，也需要进行特征提取。
但与健康状态评估不同的是，剩余寿命预测需要考虑时间因素。
因此，除了采用一些传统的统计特征外，还需要引入时间序列特征，如自相关系数、波峰波谷值等。
IGBT的检测方法
IGBT的检测方法IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种半导体功率开关器件，广泛应用于电力电子设备中的逆变器、变频器、交流调速器等领域。
为确保IGBT的正常运行，需要进行定期的检测和维护。
下面将介绍IGBT的检测方法。
1.IGBT的外观检测外观检测是最简单的IGBT检测方法之一、操作人员应检查IGBT外壳是否有破损、变形、漏油等情况。
同时还要检查IGBT引脚是否完好、连接是否松动。
若发现任何异常，应及时进行修复或更换。
2.IGBT的导通和绝缘检测IGBT在正常工作时应处于导通状态，即正向极化。
可以使用数字万用表或特殊的IGBT检测仪进行导通测试。
通过记录测试值，可以得知IGBT是否导通正常。
此外，还可以使用绝缘电阻测试仪测量IGBT的绝缘电阻，确保其与外壳之间的绝缘性能良好。
3.IGBT的耐压测试耐压测试是测试IGBT的绝缘性能的一种方法。
通过对IGBT的引脚与壳体之间施加高电压，检测其是否能够承受所需的工作电压。
耐压测试也可以用来检测IGBT之间的电气隔离性能。
4.IGBT的正向和反向电流测试正向电流测试可以用来验证IGBT的导通性能。
通过施加正向电流，检测IGBT的导通特性是否符合要求。
反向电流测试可以用来检测IGBT的阻断能力。
通过施加反向电流，检测IGBT是否能够正常阻断电流。
5.IGBT的温度测试6.IGBT的电路参数测试7.IGBT的堆叠测试堆叠测试是针对IGBT模块的一种检测方法。
可以通过串联多个IGBT 模块，来测试其整体的性能。
堆叠测试可以验证IGBT模块的通流能力、散热性能等。
总结起来，IGBT的检测方法包括外观检测、导通和绝缘检测、耐压测试、正向和反向电流测试、温度测试、电路参数测试和堆叠测试。
通过这些检测方法，可以确保IGBT的正常工作和长期稳定性能。
IGBT测试方案
IGBT测试方案一、测试目标IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种新型功率器件，广泛应用于交流驱动、变频器、变压器和其他高功率电子设备中。
IGBT测试方案旨在验证器件的性能和性能参数，确保其符合设计要求。
二、测试准备1.测试仪器：示波器、高压电源、直流电源、电流表、温度计等；2.测试环境：干净、整洁的实验室，温度恒定在20-25摄氏度；3.测试样品：IGBT芯片和IGBT模块；4.测试文档：测试流程、测试记录表、测试要求等。
三、测试步骤1.外观检查：a.检查芯片和模块的外观，确保无裂纹、损伤或氧化现象；b.检查引脚是否有弯曲、脱落或其他异常。
2.静态参数测试：a. 静态开通电压（Vce(on)）测试：-将IGBT安装在适当的散热器上，并连接至电源；- 施加足够的电流通过IGBT，测量此时的Vce(on)；-记录测试结果。
b. 静态关断电压（Vce(off)）测试：-将IGBT安装适当的散热器上，并连接至电源；- 施加足够的电流通过IGBT，测量此时的Vce(off)；-记录测试结果。
c.继电器测试：-施加适当的电流通过继电器控制IGBT；-测量继电器的开通和关断时间；-检查继电器是否正常工作。
3.动态参数测试：a.过渡频率测试：-施加适当的电流通过IGBT，测量开通和关断的时间；-记录测试结果。
b.脉冲测试：-施加适当的电流和电压脉冲，测量IGBT的响应时间；-记录测试结果。
c.温度测试：-将IGBT芯片或模块放置在恒温水槽或恒温箱中，逐渐提高温度；-测量在不同温度下IGBT的性能参数，并记录测试结果。
四、测试结果分析1.比较测试结果与设计要求，判断IGBT的性能是否符合要求；2.如果测试结果不符合要求，根据测试结果分析可能的原因；3.如果有问题，及时修复或更换故障的IGBT；4.如果测试结果符合要求，则进入下一步的使用和验证。
五、安全注意事项1.在进行任何测试之前，确保所有测试仪器和设备连接正确，以避免电击或其他安全风险；2.在连接电源之前，检查电源电压和电流是否与测试要求相匹配；3.在测试过程中遵循正确的操作程序，避免误操作或意外发生；4.在测试高温时，使用防护手套和眼镜以保护自己免受火烧、溅射等伤害；5.对于不熟悉的操作或故障排除，请寻求专业人士的帮助。
IGBT模块的测试方法
IGBT模块的测试方法IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）模块是一种高性能的功率开关器件，主要用于交流电转直流电的变换和功率控制。
为了确保IGBT模块的正常运行和可靠性，需要进行相应的测试和检验。
1.外观检查：首先要对IGBT模块的外观进行检查，包括外壳是否完好，引脚是否弯曲或者损坏，有无明显的划痕或者焊接痕迹等。
如发现问题应及时处理或更换。
2.规格参数测试：对IGBT模块的规格参数进行测试，包括额定电压、额定电流、耐压、漏电流等参数的测试。
可以使用测试仪器如万用表、电桥等进行测试，确保IGBT模块符合规格要求。
3.电性能测试：通过测试IGBT模块的电性能来评估其性能指标。
包括静态工作特性测试、开关特性测试和动态电流特性测试等。
-静态工作特性测试：分别测量IGBT模块的输入电阻、输出电阻和反向漏极电阻。
可以利用电桥或者万用表进行测试。
-开关特性测试：测试IGBT模块的开关特性，包括导通电压降、截止电流、开启时间、关断时间等。
可以利用示波器和信号发生器等仪器进行测试。
-动态电流特性测试：测试IGBT模块在不同负载和工作频率下的电流响应能力。
可以通过施加正弦波或方波负载来进行测试。
4.温度测试：IGBT模块的工作温度是其可靠性和寿命的重要参数，需要进行温度测试。
可以使用红外测温仪或者热电偶进行测量，确保IGBT模块在规定的工作温度范围内。
5.保护功能测试：IGBT模块通常具有过流保护、过压保护、过温保护等功能，需要进行相应的保护功能测试。
可以通过模拟过流、过压、过温等情况来检验模块的保护功能是否正常。
除了以上测试方法，还需要注意以下几点：-测试环境：IGBT模块的测试环境应该干燥、无尘、温度适宜，避免灰尘和湿气对模块的影响。
-测试设备：使用高质量的测试设备和仪器，确保测试的准确性和可靠性。
-测试记录：进行测试时，应有详细的测试记录，包括测试时间、测试环境、测试设备和仪器、测试结果等信息，便于后续分析和检查。
IGBT可靠性测试方法
IGBT可靠性测试方法IGBT的寿命通常长达数十年,因此倘若不采取特殊的测试手段而使器件在正常情况下工作直至失效是不现实的，寻求一种有效地测试手段就显得非常必要。
通常的测试手段有加速寿命测试（HALT，HighLy AcceLerated Life Test），HASS （HighLy AcceLerated Stress Screen）、功率循环、温度循环几种。
本文着重介绍功率循环和温度循环测试方法。
1.功率循环测试在给定的温度和循环次数条件下，收集工作中器件的相关参数。
在测试前，器件的工作温度已经被调节到合适的点并且器件已经上电。
功率循环可以通过以下几种方式实现[7]；a)恒功率：对于任何单个器件，功率在加热期间置为预先设定的值，在关断期间要么不加功率负载。
这通常涉及开环控制，预先设定的值也会因散热区别而异；b)变功率：为了使散热达到最快的速率，在加热或散热期间功率出于变化状态，此模式下闭环控制很受人们亲睐；c)恒散热：同恒功率相匹配，散热要么控制在预先设定的值（散热期间或整个测试期间），要么关断（加热期间），此模式为开环控制；d)变散热：在加热或散热期间，散热的速率是变化的。
此模式可增加循环速率。
图1是恒功率/恒散热和变功率/恒散热测试的对比。
图1功率循环方式2.温度循环测试将器件放在温度控制箱中，不断调节温度箱内的温度如图2所示。
通常情况下，实验将高温条件设为150℃，放置20分钟，低温设为-40℃，放置20分钟，常温25℃，放置10分钟。
温度变化的步长大约10℃每分钟[10]。
图2温度循环测试方式3.IGBT失效判定标准[9]因IGBT芯片以及续流二极管均被封装在模块的内部，因此不能实时监测出内部发生的变化，只有通过测量电气参数的方法间接推断器件的状态，通常包括集射极电压、阈值电压和漏电流。
Vce偏移量超出初始值的20%该方法是极容易被提出的，使用该准则时必须注意两点：①门极电压必须保持在15V；②通过器件的电流必须为额定电流。
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I G B T可靠性测试方法 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
I G B T可靠性测试方法
IGBT的寿命通常长达数十年,因此倘若不采取特殊的测试手段而使器件在正常情况下工作直至失效是不现实的，寻求一种有效地测试手段就显得非常必要。
通常的测试手段有加速寿命测试（HALT，HighLyAcceLeratedLifeTest），HASS（HighLyAcceLeratedStressScreen）、功率循环、温度循环几种。
本文着重介绍功率循环和温度循环测试方法。
功率循环测试
在给定的温度和循环次数条件下，收集工作中器件的相关参数。
在测试前，器件的工作温度已经被调节到合适的点并且器件已经上电。
功率循环可以通过以下几种方式实现[7]；
a)恒功率：对于任何单个器件，功率在加热期间置为预先设定的值，在关断
期间要么不加功率负载。
这通常涉及开环控制，预先设定的值也会因散热区别而异；
b)变功率：为了使散热达到最快的速率，在加热或散热期间功率出于变化状
态，此模式下闭环控制很受人们亲睐；
c)恒散热：同恒功率相匹配，散热要么控制在预先设定的值（散热期间或整
个测试期间），要么关断（加热期间），此模式为开环控制；
d)变散热：在加热或散热期间，散热的速率是变化的。
此模式可增加循环速
率。
图1是恒功率/恒散热和变功率/恒散热测试的对比。
图1功率循环方式
温度循环测试
将器件放在温度控制箱中，不断调节温度箱内的温度如图2所示。
通常情况下，实验将高温条件设为150℃，放置20分钟，低温设为-40℃，放置20分钟，常温25℃，放置10分钟。
温度变化的步长大约10℃每分钟[10]。
图2温度循环测试方式
IGBT失效判定标准[9]
因IGBT芯片以及续流二极管均被封装在模块的内部，因此不能实时监测出内部发生的变化，只有通过测量电气参数的方法间接推断器件的状态，通常包括集射极电压、阈值电压和漏电流。
Vce偏移量超出初始值的20%
该方法是极容易被提出的，使用该准则时必须注意两点：①门极电压必须保持在15V；②通过器件的电流必须为额定电流。
看似简单的测试手段在实际中并没有那么实用，原因在于：不同的功率测试中，条件不一样，测出的Vce 千差万别。
例如在铝导线脱落造成的器件失效模型中，Vce仍然会在很长一段时间内不发生明显的变化，而在器件内部金属重构造成的失效模型中，Vce在实验的起点就发生线性增长的情况。
阈值电压变化超出初始值的20%
该测试准则为：2000，5000，10000次循环测试结束后中断实验，并进行测量，在测量时要保证不加门极电阻。
器件漏电流变化
在门极电压为20V时，如果门极的漏电流超出1uA，则可认为该器件失效。