刘宾礼 肖 飞 罗毅飞 汪 波 熊又星



基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法研究

刘宾礼 肖 飞 罗毅飞 汪 波 熊又星

（舰船综合电力技术国防科技重点实验室（海军工程大学） 武汉 430033）

提出一种采用IGBT集电极漏电流对其芯片性能退化进程进行监控的健康状态监测方法。基于IGBT基本结构、半导体物理和器件可靠性物理学，对IGBT电气特征量——集电极漏电流的产生机理、运行规律与性能退化机理进行详细分析，查明了其随性能退化应力水平和施加时间的变化规律。在此基础上，通过将理论分析与解析描述相结合，建立针对IGBT芯片性能退化的集电极漏电流健康状态监测方法。仿真和实验结果验证了该方法的正确性与准确性。该方法对于实现IGBT芯片性能退化进程监控具有一定的理论意义和应用价值。

IGBT芯片性能退化 阈值电压 集电极漏电流 健康状态监测方法

0 引言

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）作为电力电子装置的核心部件，其可靠性已成为决定整个装置安全运行的最重要因素。国外有研究机构对80多家公司的200多件产品调查后发现，接近40%的电力电子装置故障是由器件失效引起[1-12]的。IGBT器件在工作运行过程中，长期受到电、热应力等作用，随着作用效果的不断累积，导致器件性能指标下降。器件的性能退化及失效过程，通常被认为是不可阻止和不可避免的。

IGBT器件性能退化失效包括封装性能退化失效和芯片性能退化失效。目前国内外研究主要针对IGBT封装性能退化失效方面，对于IGBT芯片性能退化失效的研究相对较少[13,14]。……