Lifeng WuLa LiGuozhen Shen · 半导体学报 · 2025年1月 · Vol.46

热充电超级电容器（TCSCs）在热能的收集、转换与存储方面具有独特优势，为热能利用新策略的发展提供了可能。二维MXene材料被认为是一类极具前景的新型热电材料。本文报道了一种基于自组装柔性Ti3C2Tx MXene的TCSC器件，采用制备的Ti3C2Tx MXene作为电极，NaClO4/PEO凝胶作为电解质，并探讨了其工作机理。所制备的器件平均塞贝克系数达11.8 mV∙K⁻¹，在不同温差下均表现出良好的循环稳定性。多种实际应用演示表明，该器件是自供能集成电子设备的理想候选之一。

解读: 该MXene基热充电超级电容器技术对阳光电源储能系统和光伏产品具有重要应用价值。其11.8 mV·K⁻¹的塞贝克系数和柔性自组装特性，可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的热管理优化：利用功率器件（SiC/IGBT模块）运行时产生的废热进行温差发电，实现热能回收与辅助供电。该技术可集...

R. Manikandan · R. Raja Singh · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月

功率半导体模块通常包含多个芯片，以满足电动汽车和工业应用对电流和电压额定值的要求。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块底板上的焊点疲劳是功率转换器中的一种重要失效模式。这些失效在涉及常规驾驶、再生制动和加速的电动汽车应用中尤为突出。本研究引入了一种新方法，通过关注外壳的温度差异来评估IGBT模块在底板焊点疲劳过程中的健康状况。本文提出了一种精确的电热模型，可有效确定IGBT模块的结温。所设计的电热模型通过考虑器件级和模块级热参数的影响，精确估算了结温。在ANSYS和PLECS环境中，为IGBT模块...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC拓扑中IGBT模块的非侵入式状态监测技术具有重要的应用价值。尽管该研究聚焦于电动汽车领域，但其核心技术完全适用于我们的光伏逆变器和储能变流器产品线。 IGBT模块的底板焊层疲劳是功率变换器的主要失效模式，这一问题在光伏和储能系统中同样突出。光伏逆变器面...

Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...

解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...

Caio Eduardo Silva · Gabriela Lígia Reis · André Mendonça Alzamora · Hélder de Paula · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月

脉宽调制电压源逆变器（PWM-VSI）广泛应用于 adjustable speed drives（ASD）中以控制感应电机。在重工业应用中，ASD与电机之间的长电缆会引发高频问题。一种创新方案是将逆变桥和直流母线电容移至电机侧，利用长电缆作为直流输电线路以缓解该问题。然而，逆变器在恶劣环境下的可靠性面临新挑战。本文基于失效物理（PoF）与可靠性设计方法，针对IGBT模块开展可靠性分析，优化设计并降低成本。结果表明，采用两种PWM策略及400 A–6.5 kV IGBT的三电平有源中点钳位（3L-...

解读: 该IGBT模块可靠性分析技术对阳光电源多条产品线具有重要价值。针对恶劣环境的PoF可靠性设计方法可直接应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的功率模块优化，特别是沙漠、高原等极端工况下的PowerTitan储能系统。三电平ANPC拓扑与PWM策略优化可提升1500V光伏系统和大功率储能PCS的效率与寿...

Mingchao Zhou · Lei Wang · Lijun Diao · Yanbei Sha 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

大功率变换器常采用并联多芯片绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块。本文提出以关断过程中栅极-辅助发射极电压的下冲（$V_{\text{ge}'\_\text{us}}$）和过冲（$V_{\text{ge}'\_\text{os}}$）作为两个新型芯片失效敏感参数，用于评估因键合线脱落导致的芯片开路失效程度。分析表明，芯片失效会显著降低上述参数，且不受工况影响。通过双脉冲实验验证，随着失效芯片数量增加，所提参数单调下降，灵敏度高且对运行条件不敏感。进一步提出基于脉冲计数的评估电路与方法，仅需脉冲模式...

解读: 该IGBT芯片失效评估技术对阳光电源功率变换产品具有重要应用价值。ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器均采用大功率多芯片IGBT模块，所提出的基于栅极电压下冲/过冲的失效检测方法，可集成至现有驱动电路实现在线监测，无需高精度ADC即可通过脉冲计数识别键合线脱落故障。该技术对工况不敏感的特性尤其适合...

Feng Wang · Geer Jing · Hanwen Ren · Shanzhen Fan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年10月

作为海上风力发电变流器的核心部件，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的灌封硅凝胶绝缘材料在海洋盐雾运行环境的长期作用下易发生劣化。为研究盐雾环境下硅凝胶的沿面放电特性，本文设计了放电实验平台和测量样品。基于方波电压下样品沿面局部放电测量结果，发现盐雾环境下硅凝胶沿面放电的次数和相位与电压频率呈正相关。同时，与无盐雾条件相比，海洋标准条件下的放电幅值和相位分别增加了54.4%和32.8%。此外，测量发现盐雾环境下在15 kHz时沿面击穿电压存在特殊的频率诱发拐点现象。因此，进一步结合盐雾离子和电压...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGBT硅凝胶绝缘材料在盐雾环境下表面放电特性的研究具有重要的工程应用价值。IGBT作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行，尤其在海上风电、沿海光伏电站等高盐雾环境中，绝缘失效是导致设备故障的主要原因之一。 该研究揭示的15k...

Changping Chen · Mengtao Xiao · Xiaokang Liu · Qiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月

目前，微电子器件面临的严峻挑战之一是封装的小型化趋势。随着微电子封装不断向高密度、小尺寸方向发展，微焊点在常见服役条件下将单独或同时承受热电、力等载荷，这会导致互连结构失效。本研究探究了高电流密度下Sn₃.₅Ag微铜柱焊点的界面演变和失效机制。实验表明，在电流密度为3×10⁴ A/cm²、温度为150°C的条件下，阴极侧的镍层迅速溶解，形成Cu₃Sn和(Cu,Ni)₆Sn₅等金属间化合物（IMCs），而抗电迁移的Ag₃Sn颗粒在焊料芯部聚集，抑制了金属间化合物的生长。柯肯达尔空洞在Cu - Cu...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的微铜柱焊点在高电流密度下的失效机理对我司功率电子产品具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能变流器向高功率密度、小型化方向发展，IGBT模块、功率半导体封装等核心部件面临的电-热-力耦合载荷日益严峻，焊点可靠性已成为制约系统寿命的关键瓶颈。 论文揭示的Sn3.5...

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...

Gulenay Alevay Kilic · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 氢燃料电池系统中的热管理对于系统的效率和耐久性至关重要，而中冷器的优化直接影响这些系统的性能。本研究采用三维计算流体动力学（CFD）方法，在多种翅片几何形状、布置方式和运行条件下，对用于氢燃料电池系统中的叉流式水冷中冷器的热液性能进行了全面研究。针对三角形和I形翅片结构，在垂直和水平布置方式下，分别在空气入口温度为353 K和373 K、空气流速从1至12 m/s（涵盖层流到过渡流态）的条件下开展了参数化分析。数值模型通过文献中已有的实验数据进行了验证，平均绝对百分比误差为10.4%。结果...

解读: 该CFD热仿真技术对阳光电源氢能及热管理系统具有重要价值。研究中I型翅片垂直布置在过渡流态下热传递性能提升35%的发现,可直接应用于ST系列储能变流器和充电桩产品的散热优化设计。特别是j/f比优化方法能指导功率器件(SiC/IGBT模块)冷却系统设计,在保证传热效率同时降低泵功耗。建议将该仿真方法集...