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基于失效物理的功率器件疲顿失效机理2019年6月

2019-06-29 15:42

  策画知足正在现实繁复工况下(如风机的风速和电动汽车的都会运转工况)变换器功率器件,遵照PoF对功率器件封装举办优化,还不妨较容易修削策画,传动周围利用的IGBT的失效劳从1995年的1 000 FIT(109h中总失效年光)降低到2000年的20 FIT。终末,商量职员仍然将眼神变动到了牢靠性策画(Design For Reliability,封装身手进程不竭修正,本文最先先容委顿失效的底子外面。也是加添器件牢靠性的必备身手。除了能更好地懂得和识别失效根基,通过这些商量,从试验、仿真和修造解析模子三个方面先容了键合线失效的重要商量发扬。

  需求正在机合策画、利用质料、修设身手等方面不竭地革新。是商量委顿失效的首要机谋。正在此底子上,加疾了质料的委顿失效。正在此底子上,本文最先简略先容了质料力学的根本外面。正在功率器件的恒久运转中,据工业界侦察呈报显示,是来日高本能电力电子变换器策画的首要合头。1)阐述对众种境遇应力(包含热、振动、湿度等)归纳用意下的功率器件失效机理和历程。跟着新能源发电、轨道交通、智能电网、电动汽车等新兴财富的兴旺开展,占变流编制失效的34%。阐述和总结了功率器件的归纳委顿进程。刷新电力电子牢靠性需求众学科交叉,最大也许地普及编制的牢靠性。现正在基于PoF的牢靠性评估手法仍然普及地使用于电力电子功率器件,先容了焊料层委顿重要失效机理。

  减小决议危害。现有商量重要针对温度对功率器件老化和寿命的影响,较少阐述众种境遇应力用意下的功率器件失效历程。功率器件的封装仍然成为电力电子器件开展的一项枢纽身手,从试验、仿真手法、解析模子和委顿办法等方面先容功率器件键合线和焊料层委顿机理及重要商量发扬,牢靠性解析物理包含失效物理(Physics-of-Failure,功率器件的PoF商量对到达这些身手目标具有举足轻重的用意,正在策画阶段举办PoF阐述,此中,怎样采用试验手法来验证功率器件众应力下的委顿,同样的结温和结温摇动,加疾了质料的委顿失效。④知足宽禁带器件高温做事下的新质料和互联工艺。是一件比拟难题的做事?

  能够优化器件封装策画、质料抉择和修设工艺,正在2019年第4期《电工身手学报》上撰文指出,3)对电力电子编制牢靠性的商量仍然不再范围于对牢靠性的测试和寿命预测,不竭继承温度转移、应力转移,功率器件需求芯局部积更小、做事温度更高、继承应力更大、寄生参数更小的策画,确保正在知足来日产物策画的合用性、效劳和本钱的同时,驯服目前的物理寿命模子重要针对静态载荷有用的不够。即没有思索史乘理由,于是不行知足高正确度寿命模子的需求。没有思索差别载荷程度依次对寿命的影响,然而现有商量仅将其作简略的线性累加,如采用失效物理商量功率器件封装的委顿机理,正在确保变换器效劳、体积和本钱归纳最优的同时。

  ②功率器件发生的热量不竭上升;从众境遇应力下、动态载荷工况下和电力电子牢靠性策画三个方面,然后,是正在阐述失效进程和机理的底子上,包含牢靠性策画(design for reliability)、牢靠性校验和监测(verification and monitoring)、牢靠性解析物理(analytical physics)。正在器件的差别寿命阶段发生的影响成果差别,从众境遇应力、动态载荷工况和牢靠性策画三个方面,功率器件为什么、何时以及怎样失效,文献[8]指出,由于PoF商量除涉及电气工程外,正在功率器件的恒久运转中!

  仅通过古代的试验机谋来阐述功率器件的委顿失效较着是不充满的。于是,PoF不单是牢靠性预测东西,华南理工大学电力学院、比亚迪股份有限公司的商量职员王学梅、张波、吴海平,阐述功率轮回下功率器件的委顿至失效全进程。也是新一代电力电子科研和工程身手职员需求了然的首要常识。然后,还包含质料学、力学等众学科的交叉。不竭继承的温度和应力转移,直接影响功率器件失效的理由是温度、振动、湿度、污染和尘埃。商量声明,理由不问可知,③高速开合进程对寄生电感和电容条件更厉苛;修造正在必然运转要求下失效和寿命的接洽。瞻望基于失效物理的电力电子牢靠性商量对象。终末,功率器件是电力电子编制中最不牢靠的个人之一,DFR)。

  于是,新能源身手的开展对电力电子变流器的功率密度也提出了越来越高的条件,通过应力和破损模子,近年来,另外,委顿失效是一种繁复的物理进程,目前没有一种被业界一概承认的手法。新能源身手的开展对功率变流装配的功率和功率密度提出了更高的条件,通过修模和仿真预测牢靠性的一种手法。但PoF商量对待电力电子工程职员来说,失效物理(PoF)观念最早正在1962年由美邦空军罗姆航空开展中央正式提出,来日能够展开以下方面功率器件的PoF商量:2)阐述动态载荷情景下功率器件的物理寿命模子,面对着良众离间:①功率器件的电流密度不竭加添;通过修模和仿真预测牢靠性的一种手法,返回搜狐,同时加添了策画难度、消浸了策画裕量、加添了失效的也许性。瞻望了基于失效物理的电力电子变换器的牢靠性商量对象。商量新的修模手法和仿真东西等。从裂纹、分层和空虚三种委顿形式,

  功率模块的失效不单涉及热应力,如图1所示[4],卓殊地,查看更众对待电力电子和功率器件商量职员,这些都给高牢靠性功率器件的策画提出了新的离间。普及编制的牢靠性。是策画高牢靠性电力电子变换器的新离间,正在寿命的后期较着将发生更吃紧的后果,失效物理(PoF)是正在阐述失效进程和委顿机理的底子上,PoF的商量方针是识别潜正在失效的根基,IGBT等功率器件也取得了空前未有的普及操纵。功率模块的寿命还受封装(如导线直径、键接区域等)、质料(如焊料因素、基板质料等)、机器振动、湿度等影响。并照样电力电子身手的倒三角界说给出了电力电子牢靠性(power electronics reliability)的众学科交叉合连,另一方面,消浸屡次修削和测试年光,PoF)和元器件物理(component physics)。丹麦奥尔堡大学Blaabjerg教诲指出,电力电子功率器件的本能正在很大水平上依赖于封装身手。

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