方化潮 郑利兵 王春雷 方光荣 韩 立



IGBT模块栅极电压米勒平台时延与结温的关系

方化潮1,2郑利兵2王春雷1,2方光荣2韩 立2

（1. 中国科学院大学信息学院 北京 100190 2. 中国科学院电工研究所 北京 100180）

通过对IGBT模块栅极电压米勒平台的时延与结温j的关系进行研究，首先从理论角度分析了米勒平台时延温度特性；其次设计了稳定可靠的米勒时延测量系统实现栅极米勒平台时间延迟的精确测量；最后，在一定条件（恒定电压、恒定电流）下对米勒平台的时延与结温的关系进行了实验验证。理论与实验均证实，米勒平台的时间延迟随结温的变化而变化，且二者呈现非常好的线性比例关系，结温j每升高1℃，栅极电压米勒平台时间延长0.74ns左右。

IGBT 栅极电压 米勒平台 温度特性

0 引言

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）模块是一种由多个IGBT芯片和功率二极管芯片、陶瓷覆铜基板（direct bonding copper substarte）、散热底板、焊接层、键合引线及功率端子组成的电力电子集成模块，已经广泛应用在新能源发电、轨道交通、航空航天、高压直流输电等众多领域中。IGBT模块运行的可靠性直接关系到电网及机车运行等的稳定安全性能。然而由于IGBT模块在实际应用场合中需要承受反复的高电压大电流，而IGBT模块内部各种材料热膨胀系数不匹配导致的疲劳失效问题越来越突出。反复的功率循环或温度循环会在键合线与芯片表面，焊接层与芯片底面产生反复的热应力，将会导致键合线裂纹扩展甚至剥离，焊接层也会出现裂纹增长及空洞扩展[1-4]，从而导致IGBT模块导通电阻和结壳热阻增加，甚至会产生过热使得IGBT模块失效[5-9]。……