功率半导体器件功率循环和热循环计算

本文档是英飞凌技术公司发布的应用笔记AN2019-05_ZH，旨在提供关于半导体器件功率循环和热循环计算的详细介绍。文档替代了之前的AN2010-02应用笔记，适用于工业用功率模块（带基板/不带基板）、智能功率模块（IPM）以及分立器件。文档的目的是帮助用户理解功率循环和热循环的失效机理，并展示如何应用雨流计数算法进行正确的计算。 功率循环（PC）和热循环（TC）是评估功率半导体器件在不同负载和热环境下热应力影响的两种循环类型。功率循环与结温变化△T相关，而热循环与焊层和壳体温度变化△Tc相关。文档详细讨论了如何使用功率和热循环曲线，并特别指出对于IPM模块和分立产品，只关注功率循环曲线，热循环信息不适用于这两类产品。 文档中还包含了关键定义和术语，如结温Tv、最高结温Tvjmax、平均结温Tvjmean、无负载时间to、开通时间ton和循环周期tcyc等。此外，提供了功率循环曲线示例，说明了在最高结温下的功率循环应力的循环次数与结温变化的关系，并讨论了失效标准、适用温度范围和失效率等关键参数。 文档还提供了应用示例，展示了如何在典型应用条件下使用功率循环曲线来定义器件的功率循环次数。这些示例适用于工业功率模块、IPM和分立器件。最后，文档介绍了雨流计数算法，这是一种用于计算寿命的方法，通过将复杂的温度循环简化为一组简单的循环次数，以便使用循环曲线计算疲劳寿命。