键合线故障下IGBT的电磁干扰特性研究.pdf

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1、第23卷第1期仪器仪表用户EICVo1．232016年1月NSTRUMEN1410N2016No．1键合线故障下IGBT的电磁干扰特性研究李豹，杜明星，唐吉林，张刚，魏克新(1．天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室(天津理工大学)，天津300384；2．国网蓬莱市供电公司，山东烟台265600)摘耍：电力电子装置中的IGBT模块存在多种故障类型，键合线脱落故障是其中最常见的一种，如何判定IGBT发生键合线脱落故障成为一个研究难点。通过分析键合线的脱落机理和发生故障时对IGBT开关过程的影响，可以得出键合线故障会导致IGBT模块工作过程中产生的电磁干扰变大，然后通过实验进行验证。结果表明，通

2、过监测回路中电磁干扰强度来诊断IGBT模块发生键合线脱落故障是可行的，且具有一定的工程实际意义。关键词：绝缘栅双极型晶体管；键合线脱落故障；电磁干扰中图分类号：TM937文献标识码：A文章编号：1671-1041(2016)01—0052—03TheResearchonElectromagneticInterferenceCharacteristicsofIGBTundertheBondWiresFailureLiBao，DuMingxing，TangJilin，ZhangGang~，WeiKexin(1．TianjinKeyLaboratoryofControlTheory＆Applica

3、tionsinComplicatedSystem，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin，300384，China；2．PenglaipowercompanyofStateGrid，ShandongYantai，265600，China)Abstract：IGBTmoduleofpowerelectronicdevicesexistmanyfaulttypes，andbondingwireoffaultisthemostcommonone，howtodeterminetheoccurrenceofIGBTbondingwireoffaulthasbecom

4、earesearchdificulty．ByanalyzingthemechanismofbondingwiresofandtheeffectofIGBTswitchingprocesswhenafaultoccurs，showsthatbondingwirefailurewillcausetheelectromagneticinterferencebecomeslargeduringtheIGBTmoduleworkingprocess，andhasbeenverifiedbyexperiment．TheresultshowthatitisfeasibletodiagnoseIGBTmod

5、ulehasabondingwireoffaultbymonitoringtheintensityofelectromagneticinterferenceofthecircuit，andithassomepracticalengineering．Keywords：InsulatedGateBipolarTransistor(IGBT)；bondingwireoffault；electromagneticinterference0引言IGBT模块工作过程中的电磁干扰特性可以诊断其键合线故障情况。绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)具有开

6、关速度快、驱动功率小的特性以及高耐压、1理论分析大电流、低导通压降的特点，是一种适用于大中功率应用1．1键合线脱落机理分析的电力电子器件。IGBT现在已经广泛应用于电动汽车、船键合线在IGBT模块内部是最脆弱的部分之一，键合线舶、新能源发电、以及航空航天等关键领域]。IGBT作为脱落是IGBT最常见的故障类型之一，其发生脱落的主要部逆变系统的核心器件，一旦出现故障就会产生更为严重的位在IGBT芯片的镀铝层与键合线的焊接处】。电磁干扰，进而会影响到整个系统的正常运行】。因此，IGBT模块的截面示意图如图1所示。掌握IGBT故障早期的特性和参数变化规律之后，就可对器由于IGBT工作于高频开关状态

7、时，其快速开关产生件进行监测，若一旦发现功率器件出现异常迹象或该迹象的高dv／dt和diMt会导致整个模块承受巨大的热冲击，芯具有发展趋势，就可认定该器件有发生故障的可能并在故片温度会产生剧烈变化。而IGBT结构由多层不同材料组障发生早期采取相应措施，防止故障、尤其是防止突发性成，且每层材料膨胀系数(CTE)不尽相同，长期重复的故障的发生，从而避免重大安全事故和经济损失。热膨胀将导致焊料脱落或强度下降并降低I