最新刊期
      2021 年 第 5 期

        综述

      • 刘国友,王彦刚,李想,SU Arthur,李孔竞,杨松霖
        2021(5): 1-11. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.001
        摘要：介绍了现代硅基大功率半导体器件的历史演变和新型器件结构的研究进展，以及宽禁带半导体材料和器件的现状；阐述了国内大功率半导体器件在轨道交通、直流输电和新能源汽车等领域的研发进展和应用现状；最后讨论了大功率半导体技术面临的技术挑战和发展趋势。  
        关键词：功率半导体器件;硅材料;晶闸管;门极可关断晶闸管;集成门极换流晶闸管;绝缘栅双极晶体管;金属氧化物半导体场效应晶体管;宽禁带   
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        发布时间：2021-12-13
      • 张金平,肖翔,张波
        2021(5): 12-20. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.002
        摘要：随着绝缘栅双极型晶体管（IGBT）技术的发展，目前主流的场截止型结构越来越接近其理论极限。超结被誉为“功率MOS的里程碑”，近年来也被引入IGBT以进一步提升器件性能。超结IGBT结合了场截止型IGBT和超结结构的优点，可在更短漂移区长度下实现高耐压和低损耗。然而，作为一种双极型器件，超结IGBT具有与超结MOSFET不同的工作原理。文章从超结原理出发，揭示了超结IGBT的结构特点和工作原理，并对超结IGBT的最新研究进展进行了梳理和概括。  
        关键词：超结;绝缘栅双极型晶体管;结构特点;研究进展   
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        发布时间：2021-12-13
      • 梅云辉,鲁鑫焱,杜昆,张博雯
        2021(5): 21-27. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.003
        摘要：随着电子电力技术的进步，功率器件朝着高功率密度、高集成度的方向不断发展。互连层作为功率模块热量传输的关键通道，对实现功率模块高温可靠应用具有重要影响。低温烧结银具有工艺温度低、互连强度高、工作温度高、导电性强、导热性强等优异特性，已成为封装互连材料的研究热点。但烧结驱动力需求高、烧结致密度低和“热-机械”应力高等诸多缺陷限制了低温烧结银技术在大面积封装互连领域的广泛应用。文章从材料和工艺角度对现有研究方法和成果进行了归纳总结和比较分析，并在此基础上提出了低温烧结银封装互连技术的研究重点和发展方向，对拓展低温烧结银技术的应用具有重要意义。  
        关键词：低温烧结银;封装互连;烧结驱动力;烧结致密度;热-机械应力   
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      • 张海涛,姜南
        2021(5): 28-32. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.004
        摘要：在电力电子应用中，性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注。然而，传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素。因此，有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求。文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现。其中，因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力。失效分析显示，宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部的键合材料变为氧化铝陶瓷衬底或芯片上表面的铝金属层。  
        关键词：键合缓冲;可靠性;碳化硅器件;氮化镓器件;封装   
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        发布时间：2021-12-13

        芯片设计与制造

      • 陈超,李旭,黄伟,邓小川
        2021(5): 33-37. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.005
        摘要：对1 200 V碳化硅金属氧化物场效应晶体管(SiC MOSFET)(包括双沟槽型栅极结构、非对称沟槽型栅极结构和平面型栅极结构)的抗浪涌能力进行了试验测试分析与评估。其中，平面型SiC MOSFET展现出了最优的抗浪涌能力，最大浪涌电流密度峰值达到了35 A/mm2，而双沟槽型与非对称沟槽型SiC MOSFET的抗浪涌能力大致相等，分别为22 A/mm2和25 A/mm2。在经过最大浪涌电流后，3种SiC MOSFET器件的门极阈值电压、漏极电流和击穿电压均发生了失效，其失效原理均为热击穿而导致的三端短路。对比测试结果表明，平面型SiC MOSFET由于较少的栅氧化层缺陷而展现出良好抗浪涌电流能力，而双沟槽型SiC MOSFET由于浪涌应力下的沟道处泄漏电流导致更强的热效应，更容易在浪涌测试中发生失效。  
        关键词：浪涌能力;碳化硅;金属氧化物场效应晶体管;浪涌失效机制;体二极管   
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        发布时间：2021-12-13
      • 唐茂森,刘东,沈俊,葛兴来,周荣斌,叶峻涵
        2021(5): 38-46. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.006
        摘要：针对超结场效应晶体管(SJ-MOSFET)，利用工艺仿真建立多次外延离子注入和深槽刻蚀2种不同P柱形貌的器件结构，对比研究了不同工艺、不同栅极结构SJ-MOS的静态特性差异，并与实测数据对比，验证建立模型的正确性。从空间电荷区不均匀拓展的角度，分析不同工艺路线器件的C-V特性测试中“电容转折”现象的微观机理。研究了感性负载下SJ-MOSFET开关过程中栅极电压、漏极电流、漏源极电压随时间变化关系，并搭建寄生体二极管反向恢复测试平台，探究了不同工艺对于反向恢复电荷、峰值电流等参数的影响。研究内容可指导器件设计，提高功率半导体器件在机车应用场景中的匹配度。  
        关键词：超结场效应晶体管;C-V特性;体二极管;双脉冲测试;反向恢复特性测试   
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        发布时间：2021-12-13
      • 潘学军,陈芳林,孙永伟,曾宏,邹平,陈勇民
        2021(5): 47-52. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.007
        摘要：逆阻型集成门极换流晶闸管(Reverse Blocking Integrated Gate Commutated Thyristor, RB-IGCT)作为一种具备双向耐压与正向可控关断的新型全控型电力电子器件，在电网应用中越来越受到关注。文章分析了高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)应用中换相失败的现状、原因及对功率半导体器件的要求，对比了不同器件种类和不同IGCT类型间的特点。针对4.5 kV逆阻IGCT的静态特性、通态特性和开关特性进行了理论与仿真分析。最后通过合成试验验证了逆阻IGCT门极驱动高位取能、黑启动与对HVDC工况的适应性，试验结果表明4.5 kV逆阻IGCT可作为提升HVDC抵御换相失败能力的优选器件之一。  
        关键词：HVDC;换相失败;逆阻IGCT;静态特性;开关特性;黑启动;仿真   
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        发布时间：2021-12-13
      • 孙琬茹,王耀华,刘江,高明超,李立,李翠,聂瑞芬,金锐
        2021(5): 53-57. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.008
        摘要：高压IGBT在导通或关断时是先从栅焊盘处获得驱动信号，然后再依靠多晶硅层通向芯片的各个区域。由于多晶硅层形成的栅分布电阻效应使得芯片内元胞对栅驱动信号的反应时间不同，芯片内各个元胞不能同时开启或关断，因此IGBT芯片在开关过程中容易产生电流集中现象，尤其当芯片面积较大时，电流集中的现象尤为明显，由此引起芯片动态过程分布效应问题。文章围绕IGBT的电学和温度特性研究高压IGBT芯片动态过程分布，对IGBT芯片进行器件结构建模，搭建Spice电路构建带有栅极电阻和栅极分布电阻的IGBT模型，仿真分析IGBT芯片动态过程中电压、电流和功率的变化情况。采用ANSYS仿真软件构建IGBT热仿真模型，仿真分析动态过程分布中电流集中效应给器件表面温度分布带来的影响，为提高器件的电流和温度分布均匀性提供了重要的参考依据。  
        关键词：IGBT;电流集中效应;栅极电阻;栅分布电阻;温度分布   
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        发布时间：2021-12-13
      • 周荣斌,杨平,唐茂森,叶峻涵,沈俊,刘东,朱利恒
        2021(5): 58-63. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.009
        摘要：击穿电压是IGBT的一个重要参数，而器件的击穿电压主要与终端结构有关，所以对终端结构的研究一直备受关注。文章设计了一种1 700 V的IGBT终端结构，采用场限环和场板相结合的终端技术，降低了器件表面电场峰值，提高了其击穿电压。通过仿真分析多组不同场板长度和氧化层厚度的终端结构，采用多项式拟合和多元回归分析击穿电压、表面电场分布与每个环上的场板长度和氧化层厚度的关系；在此基础上提前预测器件的击穿电压和表面电场分布，缩短终端设计时间；经过调整后，在366 μm的终端上仿真实现了1 927 V的击穿电压，终端效率达到了91.5%。该终端优化设计方法能够优化器件的表面电场分布，有效降低表面电场峰值，并提高终端效率。  
        关键词：IGBT;场限环;场板;击穿电压;多元回归;多项式拟合;仿真   
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        发布时间：2021-12-13
      • 孟鹤立,邓二平,王文杰,黄永章
        2021(5): 64-70. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.010
        摘要：得益于技术的进步，SiC MOSFET器件中的体二极管可靠性有极大的提升，并在部分领域和模块中取代了续流二极管。文章基于浪涌电流试验，对不同沟道状态下SiC MOSFET器件浪涌能力进行了深入研究。首先，搭建了浪涌电流试验平台，对CREE和Infineon两家公司的器件进行了浪涌电流试验；然后，测量和对比了试验前后器件的阈值电压、导通电阻、体二极管电压和漏极漏电流等特性的变化；最后，通过超声波扫描显微镜观察了器件失效前后内部结构的变化，并分析了器件的失效原因。试验结果表明，SiC MOSFET器件在浪涌电流冲击下，栅极可靠性和金属层可靠性共同决定了器件的可靠性：一方面，栅极可靠性高的器件，沟道导通有利于降低最高结温，提高浪涌电流下的可靠性；另一方面，栅极可靠性低的器件，沟道的关闭有利于保护栅极。  
        关键词：SiC MOSFET;沟道;金属层;体二极管;浪涌电流;栅极可靠性   
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        发布时间：2021-12-13
      • 张晨,刘东,唐茂森,吴泽宇,周宗耀,葛兴来
        2021(5): 71-76. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.011
        摘要：作为能量变换和传输的重要器件，大功率晶闸管在诸如高压直流输电等领域得到广泛应用。随着电网对输电功率容量的要求越来越高，提高晶闸管导通容量备受关注。但是，随着容量的提升，传统的直线斜角造型技术在保证角度足够小的同时，会减少较多的阴极有效导通面积。为解决此问题，提出了一种低占比终端结构的大功率晶闸管，该晶闸管采用折线造型技术，能够在终端结构侧做到更小的角度，达到与直线斜角造型技术同样的电场优化效果，还可以保证阴极有效导通面积。最后，通过Silvaco平台，建立8.5 kV晶闸管的TCAD模型进行分析，验证所提出的结构的可行性。  
        关键词：特高压;晶闸管;Silvaco TCAD;低占比;终端结构;阻断电压   
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        发布时间：2021-12-13

        模块设计与封装

      • 陈明翊,孙辉波,金肩舸,荣春晖,王忠宝,史玉升
        2021(5): 77-86. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.012
        摘要：牵引级IGBT模块是现代轨道机车车辆牵引变流器中实现电能变换和功率输出的核心功率器件。新一代牵引级IGBT模块采用最新的IGBT4芯片、EC4二极管芯片、VLD和DLC芯片边缘终端技术，优化了芯片面积与栅极电荷的设计，具有较低的导通电压、优良的高低温电气特性和安全工作区性能。新型IHV-B封装优化了内部芯片布局和互连设计，降低IGBT模块的杂散电感；通过增大芯片的有源面积，减少静态损耗并降低了模块的“结-壳”热阻；优化的功率端子结构提高了抗振动性能，并具有良好的温度分布特性。IGBT4模块通过了一系列严格的可靠性测试，具有良好的环境适应性、功率循环能力和高可靠性。应用IGBT4模块可以提升牵引变流器的功率密度和集成度设计，实现小型轻量化和长寿命的牵引系统解决方案。  
        关键词：牵引;IGBT;模块;大功率;变流器   
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      • 马雅青,余军,杜月康,李剑锋
        2021(5): 87-92. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.013
        摘要：高性能、低成本和高可靠的电动汽车用集成功率模块是行业技术发展的方向。文章以双面冷却封装结构为核心，采用行业先进的封装技术，研制了一款高性能的双面冷却IGBT功率模块。从仿真和试验的数据来看，该IGBT模块具有优异的热性能和电气性能，同时具有明显改善的功率处理能力和足够的功率循环可靠性。  
        关键词：IGBT模块;电动汽车;混合动力汽车;集成式散热器;双面冷却;仿真   
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      • 柯攀,黄蕾,杜隆纯,刘洋,曾亮,刘亮,刘朝瑜
        2021(5): 93-98. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.014
        摘要：针对SiC芯片高工作结温、高功率密度和低杂散电感的封装技术要求，设计了一款双面散热SiC模块，仿真其杂散电感和均流性能，模块具有较低电感和较好的均流性。开发了全银烧结工艺和工艺流程，并试制了科研样品。通过动静态测试，在漏源极电流Id为350 A和比导通电阻RDS-on为3.95 mΩ下，计算出包含测试电路的总电感Ls为11.2 nH，模块具有较好的静动态性能。试验表明，全银烧结双面散热SiC模块具有优良的动静态性能，具有较大的应用前景。  
        关键词：全银烧结;双面散热;SiC模块;仿真   
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        应用与测试技术

      • 李贺龙,丁立健,刘国友
        2021(5): 99-105. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.015
        摘要：文章描述了MOSFET和IGBT关断特性的不同，及其对关断瞬间并联均流特性的影响。MOSFET和IGBT共有的MOS门极结构导致其在器件开通过程具备相似的开通特性。然而，MOSFET单极性结构和IGBT双极性结构的不同导致了其在关断过程中具备不同的关断原理（除了拖尾电流之外），这种不同的关断原理尤其表现在门极电压对关断电流的控制程度。MOSFET的关断电流完全直接受控于门极电压，而IGBT的关断电流在某种程度上不完全直接受控于门极电压。不同的关断原理进而导致了关断瞬间不同的并联均流特性，尤其是在电路参数不匹配的情况下的并联关断均流特性。文章通过理论分析和仿真建模对上述问题进行了研究，仿真和试验结果验证了所提的观点。  
        关键词：MOSFET;IGBT;开关特性;并联均流   
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      • 王雄,吴智勇,窦泽春,宋郭蒙,黄南,向彪
        2021(5): 106-110. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.016
        摘要：针对轨道交通领域日趋恶劣的热管理条件，文章对一种散热效率更高效的3D复合相变散热器进行了研究。应用数值仿真和试验测试的研究方法，将3D复合相变散热器与相同体积的双面热管散热器和水冷散热器进行对比，结果表明：与双面热管散热器相比，3D复合相变散热器在相同风速和功率工况下，热阻降低7.8%~10.5%，压降降低57.5%~63.6%，均温效果提升约52%；对于相同风机的冷却系统，单个IGBT最大许用功率可增大670 W，增幅约26.8%；额定工况的热性能与水冷散热接近。  
        关键词：3D复合相变散热器;轨道交通;热管理;数值仿真;IGBT   
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      • 陈新,王益民,王鹏
        2021(5): 111-114. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.017
        摘要：针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题，提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法。基于经典的Cauer型RC网络结构，建立了变流器热传导模型；结合传递函数概念和热传导模型结构，完成了变流器热传导模型的参数识别；通过查阅IGBT产品手册以及实际工作工况，计算得到IGBT实时功率损耗；最终通过MATLAB/Simulink进行仿真计算，得到变流器IGBT芯片的实时结温。此方法实现了IGBT芯片结温的快速计算，为IGBT可靠性和寿命评估提供了数据支撑，同时也为功率模块及变流器的设计研发提供了新的科学依据。  
        关键词：IGBT芯片;热传导模型;功率损耗;结温计算;仿真   
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      • 刘文业,康力璇,刘海涛,荣智林,傅航杰,刘兴平,付翔宇
        2021(5): 115-122. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.018
        摘要：轨道交通变流器应用工况相对严苛，对变流器和IGBT器件的可靠性与寿命要求较高。为改善IGBT的结温提高变流器的应用寿命和可靠性，基于机车变流器模块的工作模式构建通用损耗计算模型，实现对变流器IGBT器件结温的在线估算；在此基础上，结合轨道交通应用场景，分别从开关损耗和散热系统2个维度设计了一种综合主动结温控制方法。仿真和试验验证实施主动结温控制是可行的。  
        关键词：变流器;IGBT;损耗;结温估计;主动控制;仿真   
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        发布时间：2021-12-13

        工艺与制造技术

      • 张浩亮,方杰,徐凝华
        2021(5): 123-127. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.019
        摘要：主要研究了应用于IGBT模块封装中的银烧结工艺和铜引线键合工艺，依据系列质量表征和评价方法，分别验证并优化了银烧结和铜引线键合的工艺参数，分析了衬板镀层对烧结层和铜线键合界面强度的影响，最后对试制的模块进行浪涌能力和功率循环寿命测试。结果显示，与普通模块相比，搭载银烧结和铜线键合技术的模块浪涌能力和功率循环寿命均有大幅的提升，并且银烧结和铜线键合界面未见明显的退化。  
        关键词：银烧结;铜线键合;可靠性;功率循环   
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        发布时间：2021-12-13
      • 石廷昌,李寒,常桂钦,罗海辉,董国忠,刘国友
        2021(5): 128-133. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.020
        摘要：银烧结技术具有低温连接、低热阻、低应力和高熔点等特点，已成为保证绝缘栅双极型晶体管（IGBT）界面连接的可靠性应用技术。文章分析了银烧结技术工艺和引入银烧结技术的压接型IGBT器件结构组成；利用有限元方法对比分析了银烧结子单元和焊接子单元封装的2种压接型IGBT器件热阻差异；通过压降参数、压力均匀性、热阻特性和长周期功率循环界面可靠性这4个维度对比了银烧结IGBT器件和常规焊接IGBT器件的特性差异。实际应用证明，引入银烧结技术的压接型IGBT器件，其可靠性得到了大幅度提升。  
        关键词：银烧结技术;压接型IGBT;可靠性;有限元方法   
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        发布时间：2021-12-13
      • 徐长坡,李豆
        2021(5): 134-137. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.021
        摘要：玻璃钝化类器件（Glassivation Passivation Parts，GPP)是在普通硅整流扩散片的基础上对拟分割的管芯P/N结面四周烧制1层玻璃，由于玻璃与单晶硅有很好的结合特性，使P/N结可获得最佳保护，提高器件的稳定性。文章通过试验完成了丝网印刷法的工业化生产，确定了丝网印刷保护层浆料工艺、丝网印刷玻璃层浆料工艺和丝网印刷玻璃层的烘干工艺，实现了丝网印刷法制备GPP芯片25万片/月的工业化生产能力。  
        关键词：GPP芯片;丝网印刷法;保护层油墨;玻璃钝化;玻璃气泡;工业生产   
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        发布时间：2021-12-13
      • 由佰玲,孙希凯,邓春星,周迎朝,董楠,原宇乐,谢艳
        2021(5): 138-141. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.022
        摘要：为提高酸腐片光泽度和实现稳定量产，通过优化硅单晶片加工流程，将双面研磨硅片进行旋转磨削加工，然后对该硅片进行酸性腐蚀；制备的酸腐片表面光泽度达到360 Gu以上（反射率大于98%），腐蚀液的寿命延长到50 000片；该制备技术使得酸腐片的应用领域得到拓展，并降低生产成本和提高生产效率。  
        关键词：酸腐片;旋转磨削;移除量;损伤层;反射率   
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        发布时间：2021-12-13

        可靠性与失效分析

      • 张虎
        2021(5): 142-149. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.023
        摘要：介绍了工程中常用的4种基于主动功率循环的半导体功率器件寿命评估模型，针对这些模型存在忽略功率器件封装与实际工况复杂性的问题，提出用于寿命评估的功率循环试验更适合基于器件退化而非器件失效来选定阈值的观点，并给出了快速完成实际工况模式下基于器件退化的功率循环试验的阈值设定方法，功率器件寿命评估快速公式和残余寿命评估方法。该方法在工程实践中可以快速低成本地评估功率器件的寿命。  
        关键词：功率循环试验;功率器件寿命评估;残余寿命;退化;快速工程方法;贝叶斯   
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        发布时间：2021-12-13
      • 沈俊,刘东,唐茂森,葛兴来,叶峻涵,周荣斌
        2021(5): 150-155. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.024
        摘要：功率器件设计者常需要通过器件仿真进行器件的设计与优化，但由于仿真结果的未知性，设计者需要逐步调整相关参数，使仿真结果不断逼近目标值，这需要耗费大量的时间，而目前又没有有效的解决办法。为解决这个问题，提出了一种基于神经网络的优化预测模型，以确定SiC MOSFET的阻断电压。将测试温度、第一场限环间距、环间距变化步长、场限环个数和漂移区浓度作为自变量，代入器件仿真软件中进行仿真，从而得到VDMOSFET阻断电压（作为因变量），将其分别代入BP神经网络和RBF神经网络中进行预测，并对二者的预测误差进行对比。结果表明，使用LM算法的BP神经网络预测模型能够很好地预测VDMOSFET的正向阻断电压，可为设计者节约大量时间。  
        关键词：阻断电压;SiC MOSFET;场限环;神经网络;预测模型;仿真   
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        发布时间：2021-12-13
      • 陈志文,胡兴旺,刘勇,刘俐,刘胜
        2021(5): 156-160. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.025
        摘要：功率芯片表面的钝化层裂纹严重影响功率器件的可靠性。文章通过典型的D-PAK模块温度循环试验，对钝化膜失效原理进行了深入研究。温度循环试验结果表明，裂纹在靠近边界覆盖有铝膜的钝化层中生长，但是很少出现在铝条中。如果钝化膜中的裂纹始终和制造过程中最先产生的裂纹保持一致，那么器件的寿命将会很长。这要求应力强度因子总是小于钝化膜的韧性，否则裂纹就会在后续的服役周期中生长并扩展；应用Griffith准则可以知道裂纹是否会产生。最后，给出了裂纹萌生周期临界值的估算方法，并绘制了裂纹萌生图作为钝化层的失效准则。文章提出的系统性检测钝化层产生棘轮变形和开裂的方法，可以提高器件的可靠性。  
        关键词：钝化层开裂;棘轮效应;功率封装;可靠性   
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        发布时间：2021-12-13
      • 黄柯勋,吴松荣,向碧楠,徐睿,涂振威
        2021(5): 161-166. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.026
        摘要：针对IGBT老化失效问题，提出一种基于遗传算法改进的小波神经网络时间序列预测方法。在分析IGBT失效原理的基础上，利用IGBT老化数据集，选取关断瞬时“集电极-发射极”尖峰电压为失效特征参数，采用滑动时间窗法构建训练集与测试集，然后在MATLAB中搭建遗传算法改进的小波神经网络预测模型进行预测，并与传统的小波神经网络预测模型对比分析。试验结果显示，遗传算法改进的小波神经网络预测方均误差为0.017 1，方均根误差为0.130 9，平均绝对误差为0.109 6，分别比传统小波神经网络预测模型降低了0.005 7, 0.020 0, 0.064 0，有效提升了IGBT时间预测的精度。  
        关键词：绝缘栅双极型晶体管;失效机理;小波神经网络;遗传算法;时间序列预测   
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        发布时间：2021-12-13
      • 陈燕平,宋郭蒙,窦泽春,黄南,张晓,向彪
        2021(5): 167-174. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.027
        摘要：针对轨道交通车辆变流器使用的3D复合相变散热技术，基于车辆的外部环境和自身工作特性，对其可靠性进行了测试和验证。首先，结合GC-MS和ICE-MS等检测方法，验证相变工质的稳定性，同时也对散热器样机进行了性能测试；其次，对3D复合相变散热器的抗冲击振动、耐热、耐寒、耐腐蚀、抗爆等性能进行全面的测试和评估。结果表明，3D复合相变散热技术具有良好的稳定性和可靠性，满足在高原、高寒和沿海等自然环境和车辆自身频繁振动等工作环境中正常运行的要求。3D复合相变散热器在CRH380A型动车组上完成120×104 km装车考核，并批量装车2 000余台，目前已实现3年零故障运行，验证了3D复合相变散热技术的可靠性。  
        关键词：散热器;3D复合相变;轨道交通车辆;可靠性   
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        发布时间：2021-12-13
      • 叶峻涵,杨平,周荣斌,沈星江,沈俊,唐茂森
        2021(5): 175-182. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.028
        摘要：空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)可分为五段式SVPWM和七段式SVPWM。为提高牵引逆变器的可靠性，对其关键部件IGBT模块进行基于任务剖面的结温分析和寿命预测，研究2 种不同SVPWM调制策略对器件寿命的影响。首先，建立高速列车牵引逆变系统的电热模型，分析动车组运行速度和不同SVPWM调制策略对器件损耗的影响；其次，以某CRH3型动车组全天的模拟工况为例，计算功率器件的结温，采用雨流计数法提取功率器件热循环的结温信息，包括结温波动和结温最大值；最后，采用Norris-Landzberg寿命模型和Miner线性累积损伤模型计算功率器件的损伤，预测对比2种SVPWM调制策略下的功率器件寿命。仿真结果表明，二极管的结温波动和结温循环最大值比IGBT的结温波动和结温循环最大值更大。采用七段式SVPWM调制策略能延长IGBT模块17.8%的寿命，节约动车组维护成本。  
        关键词：IGBT模块;牵引逆变器;寿命预测;可靠性;空间矢量脉宽调制;CRH3型动车组;高速列车   
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        发布时间：2021-12-13
      • 周望君,陆金辉,罗海辉,汤翔,方超,柯灏韬,彭勇殿
        2021(5): 183-188. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.05.029
        摘要：针对汽车IGBT模块的主要失效原理和引线键合寿命短板，结合仿真分析进行了功率循环试验设计，结温差ΔTj和流经键合线的电流IC是影响键合点寿命的主要加速因子，中间温度（Tjm）是影响键合点寿命的重要因子。传统功率循环寿命试验需采用大量的试验样本，文章采用单根键合引线作为试验独立样本，极大程度地减少了试验所需的样本数，同时通过压降参数VCE(sat)的微小变化相对准确地获取到IGBT模块内部键合线的脱落趋势，结合寿命模型和威布尔统计方法，对键合点寿命进行统计分析，最终获得功率循环寿命曲线。利用新的功率循环寿命统计方法可将试验成本和试验周期减少80%。  
        关键词：汽车IGBT;退化原理;引线键合;单键合引线样本;功率循环寿命;仿真   
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        发布时间：2021-12-13
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