张 军 张 犁 成 瑜

IGBT模块寿命评估研究综述

张 军 张 犁 成 瑜

（河海大学能源与电气学院 南京 211100）

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是电力电子系统实现电能变换与控制的核心组件之一。然而，工业界反馈的数据表明，应用于高可靠性场合的IGBT模块可靠性并不高，其热疲劳失效将会导致整个系统的非计划停机。对IGBT模块的预期使用寿命进行评估，将有助于指导电力电子装置的定期维修，降低经济损失。相关研究表明，IGBT模块的失效和温度关系密切，因此该文从热特性角度阐述IGBT模块的寿命评估。具体涉及热疲劳失效机理、热网络的建立与应用、热参数的辨识与监测、结温的估算及用于寿命预测的失效物理和解析模型五个方面。最后总结了现有研究存在的难点，并对IGBT模块的寿命评估研究发展方向进行了展望。

IGBT模块 寿命评估 失效机理 热网络模型 热参数监测 结温估算

0 引言

为促进我国产业结构的调整和优化，实现“中国制造”向“中国智造”的战略转型，一大批新技术走在了世界的前沿，如高速动车组列车、电动汽车及其充电桩、5G通信设备、交直流混合配电网、柔性直流输电、新能源发电装置等。这些新兴科技的迅猛发展均离不开电力电子技术的使用，而作为电能变换与控制核心组件之一的IGBT模块则成为传统工业升级改造的关键[1-4]。

与此同时，电力供电的持续稳定、交通运输的安全畅通、通信传递的及时准确等各行业基本需求对IGBT模块的可靠性也提出了越来越高的要求。……