绝缘栅双极晶体管(IGBT)是由功率MOSFET和双极晶体管(BJT)复合而成的一种新型的电力半导体器件，它集两者的优点于一体，具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、速度快及工作频率高等特点，成为目前***有应用前景的电力半导体器件之一[1]。在轨道交通、航空航天、新能源、智能电网、智能家电这些朝阳产业中，IGBT作为自动控制和功率变换的关键核心部件，是必不可少的功率“核芯”。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率，提升用电质量，实现节能效果，在绿色经济中发挥着无可替代的作用。但由于轨道交通、新能源等领域应用工况复杂，在使用中常会碰到IGBT被损坏的问题，本文搜集、整理、列举了大量应用中典型的失效案例，分析了IGBT典型失效特征及引起失效的原因，供大家参考。

 

　　2 国内外IGBT发展现状

 

　　根据市场调研机构Yole的调查报告显示，目前全球IGBT市场已回归到稳步上升的轨道，市场规模在随后的几年时间内将继续保持稳定的发展速度，市场规模至2018年将达到60亿美元的数值。在产品分布上，虽然600~900V的IGBT是目前市场上的主流产品，但伴随着轨道交通、再生能源、工业控制等行业市场在近几年内的高速成长，对更高电压应用的IGBT产品提出了强烈的需求。

 

　　在市场驱动下，国内外公司纷纷加大对IGBT产业的投入。国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、日立、富士、TOSHIBA、IXYS和APT公司等，其IGBT技术基本成熟，已实现了大规模商品化生产，IGBT产品电压规格涵盖600V-6500V，电流规格涵盖2A-3600A，形成了完善的IGBT产品系列。其中，西门康、仙童(fairchild)等企业在1700V及以下电压等级的消费级IGBT领域处于优势地位;ABB、英飞凌、三菱电机在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占***优势，3300V以上电压等级的高压IGBT技术更是被英飞凌、ABB、三菱三家公司所垄断，它们代表着国际IGBT技术***高水平。

 

　　近年来，我国受高铁、新能源等领域的投资规模提振，具有自主知识产权、本土化的IGBT产业链在不断完善，但不可否认，IGBT芯片设计制造技术、IGBT模块封装设计制造技术、IGBT模块可靠性与失效分析技术、IGBT测试技术等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家相关企业手中。目前，国内还没有完全掌握IGBT芯片、封装、测试和应用全系列技术的厂商，大部分IGBT及其配套产品，尤其是高压大功率IGBT产品基本依赖进口，市场通常供不应求，在交货周期和采购价格上完全受制于国外公司，使我国电力电子装备产业存在潜在风险。国内IGBT企业需要在产品系列化和产品创新力方面不断提升，尽快建成我国IGBT全创新链与全产业链。

 

　　3 IGBT模块失效特征分析

 

　　本文的研究基于中国北车现有动车组技术平台、大功率交流传动电力机车技术平台及大功率交流传动内燃机车技术平台，参考了国内外文献，通过对大量试验和应用数据的搜集、统计、整理，我们发现了一些典型的IGBT模块失效案例，并对其进行了失效特征分析