【摘要】：電力電子器件在電網(wǎng)的直流輸電、新能源發(fā)電并網(wǎng)、電動汽車充電等領(lǐng)域得到廣泛運用。目前,在特高壓直流中已經(jīng)開始使用壓包式IGBT,但其故障過程與機理尚有待研究。在分析了壓包式IGBT結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文利用COMSOL Multiphysics對其失效過程中的電場、溫度場與機械應(yīng)力場進行了計算,進而討論了可能出現(xiàn)的故障情況。本文針對三種故障案例進行了計算,具體包括:1)IGBT在較大的電流發(fā)熱及熱脹冷縮的情況下的機械應(yīng)力故障。通過計算該工況下IGBT中的電場分布、溫度分布和機械應(yīng)力,揭示了機械應(yīng)力集中的位置,指示了設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)與失效機理。2)界面氣泡導(dǎo)致的局部放電。針對IGBT中硅芯片層和聚酰亞胺絕緣層之間存在微小氣泡的情況,計算了不同電壓下電場集中情況,并分析了制造工藝對IGBT可靠性的影響。3)接觸不良。針對IGBT不同層間局部接觸不良的情況,計算了對應(yīng)的電場分布,分析了電流集中導(dǎo)致故障的過程與機理。通過上述研究,本文揭示了壓包式IGBT中常見故障的機理與發(fā)展過程,分析了不同因素對其影響。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN322.8

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