[发明专利]基于集射极饱和压降与焊料层空洞率的IGBT健康状态监测方法

摘要

本发明属于电力电子器件与装置可靠性技术领域，具体涉及一种基于集射极饱和压降与焊料层空洞率的IGBT健康状态监测方法。安装调试完毕后，投入使用之前，在一定条件下测试IGBT器件的集射极饱和压降与焊料层空洞率并标记初始值；器件投入使用后，定期测试IGBT器件的集射极饱和压降和焊料层空洞率并记录测量值；将测量值与初始值进行比较，根据比较结果判断IGBT器件的集射极饱和压降与焊料层空洞率是否达到失效标准；当集射极饱和压降与焊料层空洞率未达到IGBT器件失效标准时测试值带入仿真模型中，计算出IGBT器件的疲劳老化进程与剩余寿命；当达到IGBT器件失效标准时，判定为器件失效并对IGBT器件进行更换。本发明直接用于IGBT器件的健康状态监测与可靠性评估。

主权项

1.一种基于集射极饱和压降与焊料层空洞率的IGBT健康状态监测方法，其特征在于包括下列步骤：A.安装调试完毕后，投入使用之前，在一定条件下测试经检测合格的IGBT器件的集射极饱和压降与焊料层空洞率，分别标记为初始值VST和PST；B.IGBT器件投入使用后，定期测试IGBT器件的集射极饱和压降并记录测量值VCE(sat)，定期测试IGBT器件的焊料层空洞率并记录测量值Pvoid；C.将测量值VCE(sat)与初始值VST、测量值Pvoid与初始值PST进行比较，根据比较结果判断IGBT器件的集射极饱和压降与焊料层空洞率是否达到失效标准；D.当集射极饱和压降与焊料层空洞率未达到IGBT器件失效标准时，将步骤b中获得的测试值带入集射极饱和压降与焊料层空洞健康状态监测方法仿真模型中，该模型参数通过IGBT使用手册和参数提取方法获取，进而计算出IGBT器件的疲劳老化进程与剩余寿命，实现IGBT健康状态监测；E.当集电极漏电流达到IGBT器件失效标准时，判定为器件失效并对IGBT器件进行更换，并重复上述步骤；其中步骤D中IGBT器件的集射极饱和压降VCE(sat)和IGBT器件的焊料层空洞率Pvoid仿真模型如下式：Pvoid＝a·Nf+b  (1)VCE(sat)＝n·exp(m·Nf)+c·Nf+d  (2)Tf＝Nf·T    (3)其中，Nf为功率循环次数，T为IGBT设定的功率循环周期，Tf为IGBT已使用的时间，a为与应力水平相关的系数，b为焊料层空洞率初始值，n、m和c为与应力水平相关的系数，d为集射极饱和压降初始值。