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功率半导体器件可靠性中热模型应用综述
Review on the Thermal Models Applications in the Reliability of Power Semiconductor Device
Jun Zhang · Huixian Shen · Haiyan Sun · Zhihuan Wang · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
本文从热参数的角度，综述了功率半导体器件的健康状态监测、结温估计、寿命预测及热管理技术。通过建立精确的热模型，可有效反映器件内部的热行为，进而提升其运行可靠性。文中分析了不同热模型的适用性及其在实时监测与寿命评估中的应用，强调了热-寿命关联模型在预测器件退化过程中的关键作用，为功率电子系统的可靠性优化提供了理论支持。
解读: 该热模型综述对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，IGBT/SiC模块的结温估计与寿命预测是核心技术难点。文中的热-寿命关联模型可直接应用于PowerTitan储能系统的实时健康监测，通过精确热模型实现功率循环与温度循环下的退化预测，优化三电平拓扑的散热设计。...
考虑非恒定应力下键合线退化的大电流IGBT模块寿命预测
Lifetime Prediction of High-Current IGBT Modules Considering Bond Wire Degradation under Non-Constant Stress
Xiaofeng Jiang · Tao Fan · Zhijie Qiu · Dan Zheng 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
随着电力电子系统向更高功率和密度演进，大电流IGBT模块可靠性日益受到关注。现有研究多关注恒定应力下键合线脱落前的退化，忽略了实际应用中常见的非恒定应力条件和多次退化跳变。本文提出一种针对大电流IGBT模块键合线退化的寿命预测方法，利用非恒定应力下的退化跳变趋势而无需大量先验失效数据。方法开发了新型退化估计模型DEM，使退化指标（参考温度下导通电阻RCE0）在非恒定应力下独立于结温和负载电流。改进直流功率循环测试以诱导和验证非恒定应力下的键合线退化，引入非恒定应力退化模型NCSDM捕获不同应力水...
解读: 该IGBT寿命预测研究对阳光电源功率模块可靠性管理有重要参考价值。非恒定应力下键合线退化建模与阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在实际应用中面临的复杂工况高度吻合。RCE0退化指标与结温和电流解耦的DEM模型可直接应用于阳光PowerTitan储能系统的IGBT模块健康监测。NCSDM捕获的...
基于机器学习辅助的IGBT模块键合界面疲劳损伤数值模拟方法研究
Research on Machine Learning-Assisted Numerical Simulation Methods for IGBT Module Bonded Interface Fatigue Damage
Shengjun Zhao · Tong An · Fei Qin · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
键合界面开裂是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块长期运行中的主要失效模式。本文提出一种有效表征功率循环条件下IGBT模块键合界面疲劳裂纹扩展的数值模拟方法。通过功率循环试验与键合线拉力测试，获取不同循环次数后的力-位移（F-δ）曲线；建立考虑界面损伤累积效应的有限元-疲劳内聚力模型（FE-FCZM），结合敏感性分析确定关键参数，并利用机器学习模型实现由F-δ曲线反演FCZM参数。仿真与实验结果对比验证了该方法在界面损伤程度预测上的准确性，且在寿命预测中相比传统模型具有最小误差，为IGBT模块可靠...
解读: 该IGBT模块键合界面疲劳损伤预测技术对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要价值。ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的IGBT模块在频繁功率循环下面临键合线脱落风险，该研究提出的FE-FCZM与机器学习结合的方法可精准预测界面裂纹扩展，为产品设计阶段的寿命评估提供量化工具。特别适用于PowerTi...