[发明专利]基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法

权利要求书

1.一种基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)安装调试完毕后，投入使用之前，在一定条件下测试经检测合格的IGBT器件的集电极漏电流，标记为初始值I_leak(st)；

(2)IGBT器件投入使用后，定期测试IGBT器件的集电极漏电流并记录测试值I_leak；

(3)将测试值I_leak与初始值I_leak(st)进行比较，根据比较结果判断IGBT器件的集电极漏电流是否达到失效标准I_leak(sf)；

(4)当集电极漏电流未达到IGBT器件失效标准时，将步骤(2)中获得的测试值带入集电极漏电流健康状态监测方法仿真模型中，该模型参数通过IGBT使用手册和参数提取方法获取，进而计算出IGBT器件的疲劳老化进程与剩余寿命，实现IGBT健康状态监测；

(5)当集电极漏电流达到IGBT器件失效标准时，判定为器件失效并对IGBT器件进行更换，并重复上述步骤。

2.根据权利要求1所述的基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法，其特征在于步骤(4)其中集电极漏电流I_leak健康状态监测方法仿真模型如下式：

Ileak=Aqni2DpNBτp+AqniWτsc+Ileak(em)Vg≤VFBAqni2DpNBτp+AqniWτsc+Imos+ΔImos+Ileak(em)VFB<Vg≤Vth12αzlμeffCox1-αpnp(Vg-Vth)2Vth<Vg<VGE]]>

Ileak(em)=a·TfΔImos=b·TfVth=c·Tf]]>

其中，τ=q·L2k·T·μ]]>

A为芯片有效面积，q为电子电荷量，n_i为本征载流子浓度，W为基区宽度，C_ox为氧化层电容，N_B为基区掺杂浓度，T为温度，L为扩散长度，D_p为空穴扩散系数，α_pnp为PNP晶体管电流增益，μ_ns为导电沟道中电子的迁移率，x_inv为反型层的厚度，z为反型层宽度，l为反型层长度，Q_n为反型层中单位面积所包含的自由电子电荷，V_g为栅极电压，V_FB为平带电压，V_th为阈值电压，V_GE为额定电压，I_mos为沟道电流，ΔI_mos为沟道电流增量记，I_leak(em)为发射极界面漏电流，T_f为IGBT已使用的时间,a、b、c分别为与应力水平相关的系数。