考虑热效应的IGBT热网络模型建模方法

作     者：申海东 解江 吴雪珂 欧永 Shen Haidong;Xie Jiang;Wu Xueke;Ou Yong

作者机构：工业和信息化部电子第五研究所广州510610 广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室广州510610 电子信息产品可靠性分析与测试技术国家地方联合工程中心广州510610 泰州赛宝工业技术研究院有限公司江苏泰州225500 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2018年第43卷第12期

页      面：898-904页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2016YFB0901002) 国家科技重大专项资助项目(2016ZX04004006) 广东省科技发展专项资金资助项目(2017B010116004) 

主　　题：绝缘栅双极型晶体管(IGBT) Cauer模型 结温 热网络模型 可靠性 

摘      要：功率器件结温预测对于器件的寿命评价具有重要意义,而材料的热效应是影响结温预测结果的关键因素之一。基于此,提出了一种考虑热效应的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)热网络模型建模方法,可提高IGBT结温预测的准确性。采用经典Foster与Cauer热网络模型转换方法,获取IGBT各层结构热阻和热容,建立芯片Si热阻-温度的函数模型,对比模型计算值与实验结果,验证了热阻-温度函数建模方法的合理性与准确性。最后基于Multisim平台建立了新型IGBT Cauer热网络模型,实现热效应耦合下结温的实时预测。仿真结果表明,随着环境温度升高和IGBT功耗增大,材料热效应对结温预测影响就越大,此时新Cauer模型仿真结果更具有参考价值,可为功率器件寿命评价提供更可靠的数据支持。