IGBT 性能劣化模型

焊料层裂纹量化

基于焊料层裂纹扩展机理，建立了可用于变幅疲劳载荷下IGBT性能评估的劣化模型。

康锐 · Chen, Yubing · 文美琳 · Zhang, Qingyuan · Zu, Tianpei

Xi Tong Gong Cheng Yu Dian Zi Ji Shu/Systems Engineering and Electronics 2024

技术优势

不需昂贵测试

模型系数可直接由功率循环实验数据拟合获得，避免专设裂纹观测实验。

适应变幅载荷

引入响应面法构建变幅疲劳载荷模型，结合雨流计数与线性累积损伤准则，可评估非平稳工况下的损伤程度。

给出解析关系

基于传热理论推导了裂纹长度与热阻的显式关系，使退化过程可由物理方程描述。

应用场景

• 功率模块可靠性评估：用裂纹扩展代替黑箱统计，给出物理可解释的退化预测。
• 电力电子系统健康管理：模型输出实时老化状态，可直接嵌入车载或电网变流器的健康管理算法。
• 疲劳寿命预测：变幅载荷与雨流计数结合，给出更接近服役工况的寿命估计。