IGBT电流应力考核

器件应力降额标准(全品类器件)

器件应力降额规范XXX电力系统技术有限公司修订信息表目录第一部分总则 (4)1 前言 (4)2 目的 (5)3 适用范围 (5)4 关键词 (5)5 引用/参考标准或资料 (5)6 产品等级、产品I、II工作区、产品额定工作点定义 (6)6.1 产品等级的定义 (6)6.2 关于I、II工作区、产品额定工作点的定义 (6)7 偏离降额的说明 (9)第二部分降额规范内容 (10)第一章半导体分立器件 (10)1.1功率MOSFET降额规范 (10)1.2 IGBT降额规范 (13)1.3 晶闸管降额规范 (15)1.4 整流桥降额规范 (17)1.5 功率二极管降额规范 (18)1.6 信号二极管降额规范 (20)1.7 稳压二极管降额规范 (22)1.8 TVS器件降额规范 (24)1.9 发光二极管、数码管降额规范 (26)1.10 三极管降额规范 (28)第二章IC类器件 (31)2.1数字集成电路降额规范 (31)2.2 运放、比较器降额规范 (32)2.3 光耦，SSR降额规范 (34)2.4 脉宽调制控制器降额规范 (38)第三章阻容类器件 (44)3.1 非固体铝电解电容器降额规范 (44)3.2 固体钽电解电容器 (47)3.3 金属化薄膜电容器 (49)3.4 陶瓷电容器降额规范 (51)3.5 固定金膜、厚膜、网络、线绕电阻器降额规范 (52)3.6 电位器降额规范 (54)3.7 陶瓷NTC热敏电阻器降额规范 (56)3.8 PTC热敏电阻器降额规范 (58)3.9 压敏电阻降额规范 (60)1)最大持续运行电压Maximum Continuous Operating Voltage ，U c (60)2) 1mA压敏电压Varistor V oltage，V1mA (60)3) 标称放电电流Nominal Discharge Current，I n (60)4) 最大放电电流（冲击通流容量）Maximum Discharge Current，I max (60)5) 残压Residual V oltage，U res (61)第四章低压电器类器件 (63)4.1 接触器降额规范 (63)4.2低压断路器降额规范 (66)4.3隔离器、刀开关降额规范 (68)4.4 电源小开关降额规范 (70)4.5 信号小开关降额规范 (71)4.6 保险管降额规范 (72)4.7 电连接器降额规范 (74)4.8 风扇降额规范 (75)4.9 温度继电器 (76)4.10 电磁继电器 (77)第五章电磁元件 (81)5.1电磁元件降额规范 (81)5.2霍尔传感器降额规范 (83)6.1电源模块降额规范 (85)6.2 液晶显示模块降额规范 (87)6.3 晶体谐振器降额规范 (89)6.4 晶体振荡器降额规范 (91)6.5 蜂鸣器降额规范 (93)第三部分器件降额系数速查表 (95)第一部分总则1 前言《器件应力降额规范》是本公司产品可靠性设计所必须依据的重要的基础规范之一。

IGBT基础和应用要求

分类情况
IGBT产品已从第一代的PT型发展到目前第四代的SPT 型(PT→NPT → Trench → SPT/CSTBT)，但各厂家不同代之间的技术定义不尽相同；从开关速度分有低速(≤8KHz)、中速(8－40KHz)和高速(40KHz以上)；封装方式主要有单管朔封和模块封装，两者都各有不同系列，特别是模块封装有单管、多管、PIM和IPM；从栅极技术特点分平面栅极和立体 (Trench)栅极；从基区电场行为的技术特点分有穿通型(PT) 、非穿通型(NPT)和软穿通型(SPT) 。
发展趋势
功率电路的发展要求仍然是高频化、高输出功率、高效和低噪声，由此而对器件提出的综合要求除了具有低损耗、高开关速度、高反向耐压、高dV/dt耐量、安全工作区宽等特点外，在低噪声（芯片技术与封装技术结合）和抗干扰方面有更进一步要求。 IGBT技术在过去的十几年内经历了快速发展阶段。目前芯片技术的主要特点是四种技术共存的局面，其中SPT技术正逐步取代NPT技术成为主流技术。已能批量提供SPT技术芯片的厂家是ABB、INFINEON和MITSUBISHI。未来3年内 Si材料IGBT芯片的综合性能将有进一步完善（UPS选型），
基本特性介绍
二、导通特性由于结构上的特点，IGBT的通态压降包含了驱动用 MOSFET的压降和P-N结的结压降之和，它与门极驱动电压有密切关系，在额定栅极电压范围内，电压降随栅极电压增加而减小。但应用上栅极电压的增加受短路时的集电极电流要求限制。和功率晶体管一样IGBT工作时引入了电导调制效应使导通压降得到减小，这一点还可以基本消除器件的额定电压对导通压降的影响。但是随着电导调制程度的增加使IGBT出现了擎住效应。通态压降的温度系数较小（深入一点可以讨论以下正温度系数和负温度系数问题）。

不同型号IGBT耐受瞬时大电流冲击性能测试报告(20121126)

试验报告试验名称：测试不同型号的IGBT在瞬时大电流冲击下的性能试品型号：试品编号：2012年11月27日图1 测试IGBT瞬时大电流冲击时所用的电路图图2 为对英飞凌450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为模块交流侧输出的PWM电压波形）图3 为对英飞凌450A IGBT进行600A大电流冲击实验时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为模块交流侧输出的PWM电压波形，冲击次数约10次，每次持续时间约5-10秒，直流母线电压1100VDC，调制比35%）图4 为对英飞凌450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形，青色曲线为故障IGBT的门极触发脉冲波形）图5 为对英飞凌450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形，青色曲线为故障IGBT的门极触发脉冲波形）图6 为对英飞凌450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形，青色曲线为故障IGBT的门极触发脉冲波形）图7 为对富士V系列450A IGBT进行600A大电流冲击实验时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为模块交流侧输出的PWM电压波形，冲击次数约10次，每次持续时间约5-10秒，直流母线电压1100VDC，调制比35%）图8 为对富士V系列450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为故障IGBT Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形）图9 为对富士V系列450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形）图10 为对富士V系列450A IGBT进行600A大电流冲击实验在1100VDC母线电压，35%调制比，解闭锁瞬间发生IGBT故障时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为Vce电压波形，黄色曲线为IGBT驱动板回报的IGBT状态波形，青色曲线为故障IGBT的门极触发脉冲波形）图11 为对富士V系列550A IGBT进行800A大电流冲击实验时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为模块交流侧输出的PWM电压波形，冲击次数约10次，每次持续时间约5-10秒，直流母线电压为860VDC，调制比70%；注：当直流母线电压超过900VDC时，对富士550A IGBT解闭锁瞬间回报IGBT故障，怀疑做双脉冲试验时IGBT发生了部分损坏）图12 为对富士550A IGBT进行800A大电流冲击实验时在860VDC母线电压，70%调制比解闭锁瞬间发生跳空开时的波形图（绿色曲线为流过IGBT的电流波形，紫色曲线为模块交流侧输出的PWM电压波形，直流母线电压为860VDC，调制比为70%；注：当直流母线电压超过900VDC时，对富士550A IGBT解闭锁瞬间回报IGBT故障，怀疑做双脉冲试验时IGBT发生了部分损坏）图13 上位机界面中显示的IGBT故障信息（电源故障仅为验证IGBT故障是否真的发生）。

IGBT电流应力考核(可编辑修改word版)

元器件应力降额规范中对IGBT 电流应力考核要求如下：器件类别降额参数降额系数（实际值/额定值*100%）A 工作区最坏情况B 工作区最坏情况备注IGBT最大平均电流I C＜80% / 最大脉冲电流I CM＜90% ＜90%目前功率器件IGBT 基本上主要是在PFC，逆变主电路中进行考核的。

PFC 主电路逆变主电路实际测试是将PFC电感，逆变电感翘起后，采用电流枪串入两种电路中进行直接测试电感电流进行核算IGBT电流的。

必要时可以加长电路引线以保证电流枪的串入。

但引线应该尽可能地短。

（直接翘起IGBT电流不好操作，IGBT大多情况下是并联使用，串入的导线造成不均流容易损害机器）1：IGBT:最大平均电流I C考核方法：根据白盒测试规范以及电路的原理在各种情况下测试IGBT 最大平均电流。

1）如果测试的平均电流小于器件资料规格，电流应力合格。

（根据原理分析以及下图看出电感的电流是大于IGBT 流过的实际电流，IGBT 关断时刻是不流过电流的）2）如果测试的平均电流大于器件资料规格，建议测试IGBT 的实际电流进行核算。

2：最大脉冲电流I CM核算方法：主要是在机器逐波限流的情况下测试核算的，此情况下电流最大。

在逐波限流的情况下测试的电感电流为图1 绿色波形，实际流过IGBT 电流为图2 中绿色与红色包络的梯形。

根据器件资料中图3 曲线进行核算电流。

图1 图2图3：IGBT 电流与开关频率以及温度关系曲线比如上图2 所测试的电流梯形波，测试最大值为164A,最小值为69A,频率为18Khz。

按照此IGBT 资料查：18KHz 开关频率下结温按照110 度查最大I CM电流为70A*2=140，（此处为两个管子并联）最大脉冲电流I CM＜90%（梯行波最大值+最小值）/2=（164+69）/2/0.9=130A<140A 将测试梯行波简单转换成方波可以计算通过。

元器件应力降额规范中对IGBT电流应力考核要求如下：
PFC主电路逆变主电路实际测试是将PFC电感，逆变电感翘起后，采用电流枪串入两种电路中进行直接测试电感电流进行核算IGBT电流的。

必要时可以加长电路引线以保证电流枪的串入。

但引线应该尽可能地短。

（直接翘起IGBT电流不好操作，IGBT大多情况下是并联使用，串入的导线造成不均流容易损害机器）
1：IGBT:最大平均电流I C 考核方法：根据白盒测试规范以及电路的原理在各种情况下测试IGBT最大平均电流。

1）如果测试的平均电流小于器件资料规格，电流应力合格。

（根据原理分析以及下图看出电感的电流是大于IGBT流过的实际电流，IGBT关断时刻是不流过电流的）
2）如果测试的平均电流大于器件资料规格，建议测试IGBT的实际电流进行核算。

2：最大脉冲电流I CM核算方法：主要是在机器逐波限流的情况下测试核算的，此情况下电流
最大。

在逐波限流的情况下测试的电感电流为图1绿色波形，实际流过IGBT电流为图2中绿色与红色包络的梯形。

根据器件资料中图3曲线进行核算电流。

图1 图2
图3：IGBT电流与开关频率以及温度关系曲线
比如上图2所测试的电流梯形波，测试最大值为164A,最小值为69A,频率为18Khz。

按照此IGBT资料查：18KHz开关频率下结温按照110度查最大I
电流为70A*2=140，（此
CM
＜90%
处为两个管子并联）最大脉冲电流I
CM
（梯行波最大值+最小值）/2=（164+69）/2/0.9=130A<140A将测试梯行波简单转换成方波可以计算通过。

变频器主电路测试规范

规范编码：RD-CRT-T00 版本：V1.1 密级：机密测试规范英威腾电气股份有限公司测试部生效日期：2010.04页数： 16 页变频器主电路测试规范拟制：_______________ 日期：__________ 审核：_______________ 日期：__________ 批准：_______________ 日期：__________更改信息登记表规范名称: 变频器主电路测试规范规范编码：RD-CRT-T00 版本更改原因更改说明更改人更改时间V1.0 拟制新规范代建军2007.10.16 V1.1 规范升级更改部分验收准则韦启圣2010.04.22评审会签区：人员签名意见日期董瑞勇张科孟张波吴建安刘小兵目录1、目的 (3)2、范围 (3)3、定义 (3)4、引用标准和参考资料 (3)5、测试环境 (3)6、测试方法与判定准则 (3)6.1 整流二极管反向耐压测试 (4)6.2 整流模块绝缘耐压测试 (5)6.3 IGBT栅-射极间漏电流测试（I GES） (5)6.4 IGBT断态集-射极间漏电流测试（I CES） (6)6.5 IGBT模块绝缘耐压测试 (7)6.6 IGBT驱动波形测试 (8)6.7 IGBT开通、关断时间测试 (10)6.8 IGBT驱动电压幅值测试 (10)6.9 IGBT上下桥驱动死区时间测试 (11)6.10 整流二极管电压应力测试 (12)6.11 整流二极管稳态电流应力测试 (13)6.12 IGBT瞬态电压应力测试 (13)6.13 IGBT瞬态电流应力测试 (14)6.14 IGBT均流测试 (15)附件1：IGBT模块Ices测试数据记录表 (15)附件2：IGBT驱动波形及死区时间测试数据记录表 (16)附件3：变频器输出短路测试数据表 (16)变频器主电路测试规范1、目的检验我司变频器产品的主电路设计是否合理，验证在正常使用环境和恶劣使用环境下，功率器件的电压、电流应力是否满足功率器件的电压、电流应力降额要求。

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析黄小华1郭红利2（1. 陕西电子信息职业技术学院西安710077；2. 西北农林科技大学机电学院陕西杨凌712100）摘要IGBT模块是变流器的主要部件，也是功率波动和热冲击的主要承受者，其可靠性直接决定了变流器的可靠性。

为研究IGBT模块在老化过程中的应力应变特性，从而进一步从物理机理上分析模块老化失效情况，利用COMSOL 软件进行有限元仿真，模拟了模块在损耗加热情况下的应力应变情况。

分析了在键合线，键合线焊接点以及焊料层上应力应变较大的原因。

总结了应力应变与模块温度、热通量、膨胀系数之间的关系，还通过人为添加空洞的方式，分析了焊料层空洞对模块状态的影响。

关键词IGBT模块COMSOL仿真应力应变老化失效电力系统中大量新能源的投入使用，在解决以往问题的同时，也出现了很多新的问题。

变流器在能源并网中有着极其重要的作用[1]，由于以往机组容量较小，而且比较分散，所以功率变流器对系统可靠性的影响通常被忽略。

但是，随着新能源的飞速发展，机组容量越来越大，变流器容量也越来越大，其可靠性将很大程度上影响系统的正常运行。

IGBT模块作为功率变流器的主要部件，也是功率波动和热冲击的主要承受者，其重复开通或关断时，在热冲击的反复作用下容易产生失效或疲劳效应[2]，这是导致变流器故障的主要原因。

因此，研究IGBT 模块的老化，提取其老化的特征参数，评估其剩余寿命和可靠性，从而指导变流器的运行和维护，对于提高变流器的可靠性,保证系统的正常运行具有重要意义。

当前，表征IGBT模块老化和评估其可靠性的模型可分为解析模型和物理模型两种[3]。

解析模型仅对老化数据进行拟合，表达直观，但不能体现本质的物理过程；物理模型是将器件的物理结构变化同老化数据结合分析得到，能够更加准确地表述物理机理，但是其形式一般较为复杂，计算量很大[4-6]。

IGBT模块各层材料膨胀系数的不同，在模块被损耗加热的过程中会受到热应力的作用；同时，模块内部是一个强电强磁的区域，带电部分同时会受到较强的电动力作用。

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......................................................错误!未定义书签。

2. 范围......................................................错误!未定义书签。

3. 定义......................................................错误!未定义书签。

4. 引用标准..................................................错误!未定义书签。

5. 测试设备..................................................错误!未定义书签。

6. 测试环境..................................................错误!未定义书签。

7. 测试项目..................................................错误!未定义书签。

规格参数比对..............................................错误!未定义书签。

封装结构测试..............................................错误!未定义书签。

封装外观检查..........................................错误!未定义书签。

封装外形尺寸测试......................................错误!未定义书签。

基板平整度测试........................................错误!未定义书签。

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析1.研究背景：IGBT模块的应力应变分析2.有限元分析原理1.1GBT模块的三维模型建立4.应力应变计算5.结果分析与讨论6.结论研究背景：IGBT模块的应力应变分析微电子芯片的性能和寿命对于其应用都具有重要意义，在精密电子设备中，IGBT模块是一种常见的微电子元件。

它的应力应变分析在研究其可靠性和参数变化方面尤为重要，而有限元法是解决实际工程问题的重要工具，在结构分析上备受重视。

因此，基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析引起了学者们广泛的重视。

本文将通过基于有限元仿真的方法对IGBT模块的应力应变进行分析。

首先，我们将阐述有限元分析原理，然后建立IGBT模块的三维模型，之后进行应力应变计算，最后对计算结果进行分析和讨论。

希望本文可以帮助读者深入了解IGBT模块的应力应变，从而为IGBT模块的应用效用提供参考。

本章将阐明有限元分析原理。

有限元分析是一种用来计算结构设计和物理性能的精细数值分析方法，可以将实体模型在计算机中以有限多边形的有限元表示。

有限元分析可以用于解决复杂的动态、热、流体、结构等多种物理问题，例如影响IGBT模块性能的应力应变分析。

通过有限元，我们可以以较小的计算量和低精度获得准确的结果，因此有限元分析具有多方面的优势。

首先，使用有限元分析，我们可以根据给定的材料物理、力学参数计算结构变形和应力分布。

其次，对于复杂系统，有限元法能较好地模拟相邻单元之间的耦合关系，帮助我们更好地捕捉细节，提高精度。

最后，有限元分析能够有效地减少精度的损失，从而改善模拟的精度。

有限元分析是一种重要的结构分析方法，可以有效地解决实际工程问题，其在IGBT模块的应力应变分析中发挥着非常重要的作用。

本章将介绍IGBT模块的三维模型建立。

由于IGBT模块的结构考虑到几何形状的复杂性，因此三维模型建立是基于有限元仿真分析IGBT模块中应力应变的重要步骤。

首先，我们可以使用CAD软件建立IGBT模块的三维几何模型，并给出各部件的材料属性，包括弹性模量和泊松比。

器件应力降额总规范(艾默生)

器件应力降额总规范艾默生网络能源有限公司修订信息表目录前言 (3)1目的 (3)2 适用范围 (4)3 关键词 (4)4 引用/参考标准或资料 (4)5 规范内容 (4)5.0产品保修期等级、产品I、II工作区、产品额定工作点定义 (5)5.1功率MOSFET降额规范 (7)5.2 IGBT降额规范 (14)5.3 晶闸管降额规范 (19)5.4 整流桥降额规范 (24)5.5 功率二极管降额规范 (28)5.6 信号二极管降额规范 (33)5.7 稳压二极管降额规范 (36)5.8 TVS器件降额规范 (39)5.9 发光二极管、数码管降额规范 (44)5.10 三极管降额规范 (46)5.11 光耦降额规范 (51)5.12 脉宽调制器降额规范 (54)5.13 数字集成电路降额规范 (58)5.14 运放比较器降额规范 (60)5.15电压调整器类降额规范 (62)5.16 二次电源模块(BMP)降额规范 (65)5.17 液晶显示模块降额规范 (68)5.18 晶体谐振器降额规范 (71)5.19 晶体振荡器降额规范 (74)5.20非固体铝电解电容降额规范 (77)5.21固体钽电解电容器降额规范 (90)5.22 薄膜电容器降额规范 (94)5.23 陶瓷电容器降额规范 (97)5.24 固定金膜、厚膜、网络、线绕电阻器降额规范 (99)5.25 电位器降额规范 (103)5.26 陶瓷NTC热敏电阻器降额规范 (106)5.27 高分子PTC热敏电阻器降额规范 (109)5.28 电磁元件降额规范 (111)5.29 霍尔传感器降额规范 (114)5.30 温度继电器降额规范 (116)5.31 电磁继电器降额规范 (118)5.32 接触器降额规范 (124)5.33 断路器降额规范 (127)5.34 隔离器、刀开关和熔断器组合电器降额规范 (129)5.35 电源小开关降额规范 (131)5.36 信号小开关降额规范 (133)5.37保险管降额规范 (135)5.38 电连接器降额规范 (138)5.39 风扇降额规范 (140)5.40 蜂鸣器降额规范 (142)5.41 压敏电阻降额规范 (144)6 附录 (148)6.1低压电器有关降额要求说明 (148)6.2 偏离降额的处理流程 (150)6.3 器件工作应力与降额查检表（V2.1）填写使用说明 (149)前言本规范由艾默生网络能源有限公司研发部发布实施，适用于本公司的产品设计开发及相关活动。

新型电力电子器件的研究考核试卷

C.开关过程中电流为零，电压不为零
D.开关过程中电压和电流都不为零
7.以下哪一种技术可以减少开关损耗？()
A.软开关技术
B.硬开关技术
C.高频开关技术
D.低频开关技术
8.关于GaN HEMT，以下哪项是错误的？()
A.具有高的电子迁移率
B.适用于高频应用
C.通常具有低的导通电阻
D.仅有N沟道类型
9.以下哪种器件在关断时需要承受最大电压？()
1.新型电力电子器件的研究主要关注于提高开关速度和降低成本。( )
2.碳化硅（SiC）器件的导通电阻比硅器件低。( )
3.软开关技术可以完全消除开关损耗。( )
4.在电力电子器件中，开关频率越高，开关损耗越小。( )
5.电力电子器件的驱动电路对器件的开关性能没有影响。( )
6.所有电力电子器件在开关过程中都会产生电流尖峰。( )
2. SiC具有高热导率、高击穿电压和低反向恢复电荷；GaN具有高电子迁移率、高开关频率和低导通电阻。它们适用于高频、高效率的电力电子应用，前景广阔。
3.开关损耗主要由开关过程中的电压和电流重叠造成。通过优化器件设计（如减小开关时间、提高器件的开关速度）和电路设计（如软开关技术、优化的驱动电路）可以降低损耗。
A.减小漂移层厚度
B.增加漂移层掺杂浓度
C.增加栅氧化层厚度
D.减小栅氧化层厚度
5.以下哪种材料被认为是第三代半导体材料？()
A.硅（Si）
B.砷化镓（GaAs）
C.碳化硅（SiC）
D.钙钛矿（CaTiO3）
6.在电力电子器件中，以下哪项描述的是硬开关？()
A.开关过程中电压和电流同时为零
B.开关过程中电压为零，电流不为零

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。

基于单脉冲试验的IGBT模型的电压应力测试分析

基于单脉冲试验的IGBT模型的电压应力测试分析Voltage Stress Test Analysis of IGBT Model Based on Single Pulse Test田建平（维谛技术（西安）有限公司，西安710075）摘要：IGBT作为功率设备的核心器件，在电力电子工业领域应用广泛。

为了进一步了解电压应力对IGBT模块的影响，本文搭建了实验样机（选用3代IGBT采用T型三电平拓扑，额定输出线电压315 V，电流230 A，设计输入电压范围500～1 000 V），通过单脉冲试验对不同厂家不同型号的IGBT进行电压应力分析并给出解决方案的可行性。

关键词：IGBT；单脉冲；电压应力IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是由MOS（绝缘栅型场效应管）和BJT（双极型三极管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，IGBT作为功率设备的核心器件，在电力电子设备中有着广泛的应用[1，2]。

市场不仅追求着低成本和高功率密度，对性能和可靠性要求也更高[3，4]。

IGBT的开关暂态特性限制着它的最大工作结温、最大开关频率、EMC性能、散热性能、优化电路系统等性能[5]。

为了进一步了解IGBT工作性能，笔者搭建了光伏3代IGBT采用T型三电平拓扑，额定输出线电压315V，电流230A，设计输入电压范围500～1000V。

目前备选IGBT模块为英飞凌F3L400R12PT4_B26、西门康SKiM400TMLI12E4B、富士4MBI400VG-120R-50。

英飞凌IGBT模块已经搭建了实验样机，初步的测试表明英飞凌IGBT模块的关断电压应力很大。

因IGBT桥臂的耐压为1200V，关断时只承受一半的母线电压，电压应力不是问题。

IGBT的钳位耐压值为650V(英飞凌、西门康)或600V(富士)，关断电压尖峰问题很严重 [6]。

1 单脉冲测试原理本文设计IGBT测试采用单脉冲测试，开通或关断状态都能测试。

双脉冲试验报告

双脉冲实验1.双脉冲实验概述通过双脉冲实验可以观察IGBT在开通、关断过程中是否有不合适的震荡，评估二极管的反向恢复行为和安全裕量以及确定有源钳位电路的工作点，保证其在极限工况下可靠工作，在额定工况下可持续工作。

1.1双脉冲实验的基本原理实验电路如下图1a所示。

图1双脉冲实验电路(a)及各关键点波形(b)图1a中Q1、Q2为IGBT模块，型号是FS800R07A2E3，开关管Q2栅极施加负压保持关断状态，Q1栅极施加由DSP提供的双脉冲波形，调节脉冲宽度T1、T2和T3可以调节电流1c1、I L0的大小。

D1和D2为开关管内部并联二极管。

L0 为测试用空心电感，大小为25uH。

C0为母线端薄膜电容，本次实验为了能确保大电流输出，电容量取2000uF。

Us为直流电源，用于调节母线电压。

图1a中所标各关键点电压和电流波形如图1b所示。

其中，V gQ1为开关管Q1的双脉冲驱动信号，I C1为Q1集电极电流，V CE1为Q1集-射电压：I D2为并联二极管D2的电流，V D2为二极管正向电压，I L0为电感L0电流。

在实际电路中由于漏感及寄生电容的存在，开关切换时波形中会有电压及电流尖峰，主要表现为：•在t2及t4时刻，Q1关断，电压V CE1存在漏感电压尖峰；•在t3时刻，Q1逐渐导通，D1逐渐关断，电流I D2存在反向恢复电流尖峰，电压V D2存在漏感电压尖峰。

以上两点需要通过双脉冲实验进行验证，确保电压、电流应力不超过开关管安全工作区。

1.2栅极有源钳位电路图1a中Q1关断时，集-射极会承受直流母线电压Us与漏感尖峰的叠加，负载电流越大，尖峰越高，为了保护开关管，驱动电路中加入下图2所示的有源钳位电路。

图2 开关管有源钳位电路图2中TVS管的型号为P6SMB510A,门限电压V tvs th为485〜535V,当V CE高于V tvsth时，TVS击穿并流过电流I tvsbr，该电流一方面拉低V CE电压，另一方面抬高开关管栅极电压从而减缓Q1的关断速度，降低V CE电压。

逆变IGBT电流降额问题分析

逆变IGBT 电流降额问题分析UPS Global Raptor Team 顾锦筛 2007/3/261）逆变桥臂输出电流1519732.1215400000414.1%100__=××=pk L I （A ）（注：逆变器限流点实际取该值的两倍）逆变桥臂输出电流的半波平均值：4831519%100__==πav L I （A ）考虑逆变器占空比：pk L o IGBT av I m I __)cos 8121(⋅+=θπ 取对于逆变器，极端情况下可取0cos θm =1，则：432)8121(%100__%100__=⋅+=pk L IGBT av I I π （A ）考虑150%过载情况：6474325.1%150__=×=IGBT av I （A ）而逆变器每个桥臂由四个IGBT 模块并联组成，则：流过每个IGBT 的平均电流为：1624/647_%150__==ea IGBT av I （A ）2）降额核算过载按I 区考核，正常降额为60%，对于四管并联的情况，还要在此基础上降额82.7%。

EUPEC 的IGBT 在80度壳温时可流过的平均电流为450A ，95度壳温时可流过的平均电流为409A ；(IGBT 型号为；FF450R12ME3)Semikron 的IGBT 在80度壳温时可流过的平均电流为490A ，而95度壳温时可流过的平均电流也差不多为409A ；（IGBT 型号为：SEMIX703GB126HD ）而以当前的IGBT 在150%过载条件下的最大平均电流核算：326827.0/6.0/162=（A ）因为：326<409，所以IGBT 的电流选型是满足稳态及过载条件下的降额的。

在II 区极限条件下，因为逆变器的限流点最大限制在3038A ，这个值平均到每个IGBT 后的峰值电流不应大于：3038/4=760A ，综合降额0.9和并联系数0.827来考核，则IGBT 的峰值电流允许值不应小于：760/0.9/0.827=1021 （A ）NXL 的逐波限流和ENPC 的其他UPS 不太一样，NXL 进入逐波限流后，电感电流是正弦波。