絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）在電子輻照加速器中主要用于高壓逆變電路。但是由于其工作環(huán)境的改變,IGBT在高壓大電流條件下工作時(shí),重復(fù)性的熱電沖擊會(huì)使器件出現(xiàn)熱疲勞現(xiàn)象,導(dǎo)致IGBT失效機(jī)率大大增加。而橋式電路結(jié)構(gòu)使得半導(dǎo)體器件在工作過程中,存在同一橋臂兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象,這會(huì)導(dǎo)致電路發(fā)生過流短路,造成多個(gè)器件發(fā)生損傷。本文以IGBT為研究對(duì)象,對(duì)IGBT失效模塊進(jìn)行合理的失效分析,并根據(jù)失效原因?qū)GBT模塊進(jìn)行穩(wěn)態(tài)-瞬態(tài)熱仿真以及模擬IGBT實(shí)際工作情況,對(duì)IGBT的退化進(jìn)行測(cè)試并分析。本文研究?jī)?nèi)容主要包括:1、分析失效模塊并給出失效機(jī)理。本文對(duì)IGBT失效模塊進(jìn)行分析,根據(jù)失效分析流程,對(duì)失效模塊的現(xiàn)場(chǎng)失效數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研,并對(duì)器件的封裝以及解剖前后的輸出特性進(jìn)行測(cè)試,此外還使用SAM對(duì)IGBT模塊的焊料層進(jìn)行掃描,最終對(duì)造成IGBT模塊失效的原因進(jìn)行了初步假設(shè),即在電子輻照加速器的高壓逆變電路中,IGBT模塊的主要失效原因?yàn)檫^熱損傷和過流損傷。2、有限元方法進(jìn)行熱電應(yīng)力穩(wěn)態(tài)仿真。為了了解熱電應(yīng)力對(duì)IGBT模塊的... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文, CTE )匹配失調(diào)，鍵合線和焊料層承受較大的熱機(jī)械應(yīng)力，易合線失效，進(jìn)而影響 IGBT 工作過程中的可靠性[6]�？煽啃詥栴}在電子工業(yè)發(fā)展中越發(fā)重要，其重要性可從電子產(chǎn)來說明：（1）產(chǎn)品的復(fù)雜程度不斷增加；（2）工作環(huán)境日益嚴(yán)酷斷增加[7]。各個(gè)元器件的可靠程度決定了電子設(shè)備的可靠性，一個(gè)焊點(diǎn)發(fā)生故障，都將導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障；而元器件數(shù)量越靠性問題就越明顯。其次，電子設(shè)備廣泛應(yīng)用，使其工作環(huán)境驗(yàn)室到高溫地帶，從海陸到宇宙，電子設(shè)備除受到溫度、濕度霧侵蝕、輻射等也都對(duì)電子元器件產(chǎn)生巨大的影響，從而導(dǎo)致大。不僅如此，隨著集成化程度增加，裝置內(nèi)部溫度密度增高器件可靠性隨環(huán)境溫度的增高而降低，因而引起人們的極大重

電路系統(tǒng)發(fā)生故障。為此，該公司承擔(dān)了較多的經(jīng)濟(jì)損失，為了解決這該公司希望通過本實(shí)驗(yàn)室研究得知 IGBT 的失效原因，并給出提高 IG作可靠性的意見。子輻照加速器主要可用于半導(dǎo)體改性；食品的殺菌、殺蟲、保鮮；工業(yè)；輪胎輻射硫化；熱縮材料改性；線纜改性等。目前，電子輻照加速器圍 0.5MeV~10MeV、束流 100mA~2mA、束功率 50kW~20kW。電子輻照加速器中，高壓逆變電路主要用作電源，提供上萬伏的高壓， 是高壓逆變電路中必不可少的關(guān)鍵部件，如圖 1-3。但是在電子輻照加速環(huán)境溫度較高時(shí)，IGBT 模塊失效率會(huì)大幅度增加。本課題通過對(duì) IG機(jī)理、失效位置、失效條件以及典型的失效現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，有助于BT 失效的真正原因，通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路或者增加保護(hù)電路等措施，及時(shí)BT 的運(yùn)行環(huán)境，從而提高 IGBT 模塊在該系統(tǒng)中工作壽命，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本耗[9]。


本文編號(hào)：2962116