IGBT模块有哪些常见故障

一、过温故障

• 散热不良：模块和散热器之间安装不够紧密、散热器表面平整度差、导热硅脂不足或过量、风扇老化转速减小或停转、散热器体积过小等，均会导致散热效率下降，IGBT模块温度升高。
• 电流过大：模块开关频率过大、过电流（过载等）、短路等，会使IGBT模块功耗增加，产生大量热量，若散热系统无法及时散发，会导致模块温度升高。
• 温度管理失效：驱动电压不足导致饱和压降增加，或模块余量不足导致电源电压超过模块的最大承受电压，也可能引发过温故障。

二、过电压故障

• 关断过电压：IGBT关断时，电路中的电感产生感应电动势，导致集电极与发射极之间电压急剧升高，若超过IGBT的耐压极限，会造成器件击穿损坏。
• 浪涌电压：电网波动、雷击等外部因素引入的浪涌电压，高幅值的电压脉冲施加到IGBT模块上，易导致绝缘层击穿。
• 电压管理失效：制动单元设计无法匹配或失效导致总线直流电压异常攀升、母线寄生电感过大、控制信号异常、开通速度过快等，也可能引发过电压故障。

三、过电流故障

• 短路故障：负载短路、线路短路等导致IGBT模块瞬间承受远超额定电流的大电流，产生大量热量，使器件过热损坏。
• 瞬态过电流冲击：续流二极管的反向恢复电流、缓冲电容器的放电电流等瞬态电流，虽然持续时间短，但峰值高，超出IGBT承受能力时也会造成损害。
• 电流管理失效：驱动信号误动作、死区时间不足等，也可能导致过电流故障。

四、驱动电路异常

• 驱动信号异常：驱动信号的幅值、频率、上升沿和下降沿等参数不符合要求，可能导致IGBT无法正常开关，出现误导通、误关断等问题。
• 驱动电源故障：驱动电源电压波动、短路等，会影响驱动电路的正常工作，进而导致IGBT模块失效。
• 驱动电路设计缺陷：如门极驱动电阻过大导致开关损耗增加，也可能引发故障。

五、机械损伤

• 安装不当：模块主端子使用的螺栓过长、主端子与外接器件之间的瞬间扭力过大、模块和散热器之间的紧固扭力过大或不平衡等，可能导致模块结构损坏。
• 焊接问题：焊接温度太高且时间太长，导致IGBT模块内部焊接点上的焊锡融化，影响器件性能。
• 振动与冲击：外部振动或冲击可能导致模块内部元件松动或损坏。

六、器件老化

• 制造工艺缺陷：IGBT芯片制造缺陷、模块制造缺陷等，可能导致模块在使用过程中出现早期失效。
• 长期运行磨损：长期运行过程中，键合线老化、金属化层重构、焊接层退化等物理变化，会导致模块性能下降，最终引发失效。
• 环境因素：高温、高湿、强电磁干扰等恶劣环境，会加速IGBT模块的老化过程。