电力电子器件电热性能与可靠性试验室正式投运
2024-04-10
电力电子器件又称为功率半导体器件，是电力电子装置电能转换与电路控制的核心，其本质是利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能，具体用途包括变压、逆变、整流、斩波、变频、变相等，可以提高能量转换效率，减少功率损失。随着新能源发电、交直流输电、新能源汽车与充换电等重要应用领域，对核心电力电子器件的安全运行及服役寿命的需求显著增加，电力电子器件的可靠性正越来越受到重视。为保障电力电子产业高质量发展，助力电力电子装备的质量提升和安全应用，上海电器设备检测所有限公司风光储电力电子应用检测服务产品线完成了电力电子器件电热性能与可靠性测评技术研究及能力建设。
本试验室支持多材料多封装的器件测试，测试能力包括静态参数测试、动态参数测试等电参数测试，稳/瞬态热阻抗测试，功率循环测试（PC）、间歇寿命测试（IOL）、高温反偏测试（HTRB）、高温栅偏测试（HTGB）、高温高湿反偏测试（H3TRB）、高加速应力测试（HAST）等通电可靠性测试，高温存储、低温存储、温湿度存储等非通电可靠性测试，器件失效分析以及国内领先的工况条件下电热性能与可靠性测试能力。
电力电子器件可靠性测试试验室
电力电子器件电参数及工况条件测试试验室
典型测试系统：
静态参数试验系统
静态参数指器件本身固有的，与其工作条件无关的相关参数。静态参数测试又叫稳态或者直流状态测试，施加激励(电压/电流)到稳定状态后再进行的测试。可以测试的典型静态参数包括：阈值电压（VGE(th)/VGS(th)）、阻断电压（VCES/Vdss）、击穿电压（V(BR)CES/V(BR)DS）、饱和压降/导通电阻（VCEsat/ RDS(on)）、输出漏电流（ICES/IDSS）、栅极漏电流（IGES/IGSS）、输入/输出/反向传输电容（Cies /Coes/
Cres）、栅极电荷（Qg、Qg(th)） 、栅极内阻（rg/rgss）、转移特性曲线IC-VGE、输出特性曲线IC-VCE、 CV曲线、Qg曲线等，最大测试能力：3kV/1.5kA。。
静态参数试验系统
配套使用高低温冲击测试机
功率循环试验系统（PC）
功率循环试验可以通过外部负载电流通和关断来模拟器件实际应用的结温波动过程，并通过一定程度的加速老化以提前暴露器件封装的薄弱点，是考核功率器件封装可靠性最重要的可靠性测试，可用于进行器件寿命模型建立和寿命评估，。最大测试能力：3kA，满足的测试标准有：JESD22-A122、IEC 60749-34、AQG 324 2021等。
功率循环试验系统
工况条件下电力电子器件电热参数与可靠性测评——电热参数
l 主要测试内容：
– 能够在贴近器件实际电路状态及运行条件下，提取被测器件的导通压降、开关损耗、热阻抗（含双界面法）三方面特性参数特性曲线。
– 提取工况下三方面特性参数及概率分布区间，作为可靠性计算软件的输入条件，可用于器件选型和国产替换验证，以及对器件数据手册的补充完善。
工况条件电力电子器件关键电热参数测试平台
工况条件下电力电子器件电热参数与可靠性测评——可靠性
• 主要测试内容：
– 模拟电网/负载特性和动态电气应力，被测器件贴近实际运行工况，且工况条件可自由编程，模拟工况包括并网工况（含高低电压穿越、过欠频、谐波注入等暂态工况）
– 能够反映装置完整控制功能，模拟外部环境温度、散热特性
– 可复现器件极端工况下的短时失效过程，或器件实际工况下的疲劳老化过程
– 对器件施加工况条件下的应力状态，并集成器件老化状态监测系统
– 能够在线或半离线监测器件的导通压降，器件热阻抗，以及壳、散热器等多个位置特性，从而间接反映芯片、焊接线、导热层、焊接层的健康状态
– 结合具体应用工况可刻画器件短时可靠性安全运行域，或对器件长时可靠性（老化及寿命）进行加速验证
工况可靠性测试平台
失效分析
具备缺陷分析、X-RAY检测、超声波扫描、切片分析、显微结构、成分分析等能力。
失效分析测试服务流程
失效分析测试实例
我们的服务
电力电子器件试验室已具备先进的电力电子器件检测技术和检测设备。除提供面向基础标准和产品标准的检测能力（详见表1），及器件失效后的诊断服务，也提供定制化的工况测评服务。本试验室将配合现有大功率电力电子装置和系统测试平台，进一步提供其核心电力电子器件的综合性能测评服务，致力于为客户提供精准、可靠、多元的全链条一站式测评服务。
表1 测试标准能力
序号
标准号
标准名
备注
1
GB/T
29332-2012
半导体器件 分立器件 第9部分：绝缘栅双极晶体管(IGBT)
具备CNAS资质
2
IEC
60747-9:2007
半导体器件 分立器件 第9部分：绝缘栅双极晶体管(IGBTs)
具备CNAS资质
3
IEC
60747-9:2019
半导体器件 第9部分：分立器件 绝缘栅双极晶体管(IGBTs)
具备CNAS资质
4
IEC
60749-5:2017
半导体器件 机械和气候试验方法 第5部分：稳态温湿度偏置寿命试验
具备CNAS资质
5
IEC
60749-34:2010
半导体器件 机械和气候试验方法 第34部分：功率循环
具备CNAS资质
6
GB/T
4023-2015
半导体器件 分立器件和集成电路 第2部分：整流二极管
具备CNAS资质
7
IEC
60747-2:2000
半导体器件 分立器件和集成电路 第2部分：整流二极管
具备CNAS资质
8
IEC
60747-2:2016
半导体器件 第 2 部分：分立器件 整流二极管
具备CNAS资质
9
IEC
60749-23:2004+A1:2011 CSV
半导体器件 机械和气候试验方法 第23部分：高温工作寿命
具备CNAS资质
10
GB/T
4937.4-2012
半导体器件 机械和气候试验方法 第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）
具备CNAS资质
11
IEC
60749-4:2002
半导体器件 机械和气候试验方法 第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）
具备CNAS资质
12
AQG
324
Qualification of Power Modules for Use in Power ElectronicsConverter
Units in Motor Vehicles
具备测试能力
13
IEC
60747-8:2010
半导体器件 分立器件 第8部分：场效应晶体管
具备测试能力
14
AEC-Q101
Rev E 2021
FAILURE MECHANISM BASEDSTRESS TEST QUALIFICATION FOR DISCRETE
SEMICONDUCTORSIN AUTOMOTIVE APPLICATIONS
具备测试能力
15
JESD22-A122A
· 试验方法A122A电源循环
具备测试能力
