Los desafíos prácticos de la medición de la curva I-V de los IGBT de alta potencia y su importancia en el análisis de fiabilidad

Este documento examina los desafíos prácticos de las configuraciones simplificadas destinadas a lograr la curva de los IGBT de alta potencia. La pendiente de esta curva I-V (que se define como resistencia en conducción) y el punto donde la curva se dobla visiblemente (voltaje umbral de la compuerta) pueden ser parámetros de precursor de falla adecuados para determinar la condición de salud de un IGBT. Un diseño simplificado/económico para estas mediciones específicas puede ser utilizado para monitoreo de condiciones in situ o pruebas de campo de dispositivos de conmutación. Primero, se discuten en detalle los posibles métodos de medición de la curva I-V con el fin de prevenir el auto-calentamiento. El diseño seleccionado incluye dos IGBT en los cuales el IGBT de alta parte fue el dispositivo bajo prueba (DUT) con un voltaje de compuerta constante de 15 V. Luego, el IGBT de baja parte fue conmutado por un pulso corto (50 s) para imponer un pulso de alta corriente en el DUT. La curva fue también extraída como un indicador importante de precursor de falla. En la siguiente etapa, se realizó una prueba de ciclado de potencia y se analizó el impacto de la degradación en el IGBT mediante estos métodos de medición. Los resultados muestran que después de 18,000 ciclos térmicos, se puede observar un cambio visible en la curva I-V. La resistencia interna aumentó un 13%, mientras que el voltaje inicial colector-emisor y el voltaje en el punto de rodilla en la curva cambiaron ligeramente. Es probable que en nuestro caso, durante la prueba de ciclado de potencia realizada y el proceso de envejecimiento, los alambres de unión fueron los más afectados, pero esta hipótesis necesita una investigación adicional.

Autores: Alavi, Omid; Van Cappellen, Leander; De Ceuninck, Ward; Daenen, Michaël