IGBT-Leistungselektronik wird für Umrichteranwendungen des Bahnbetriebes mit elektrischen Strömen bis 1200 A und Sperrspannungen bis 3,3 kV betrieben. Die Schaltleistung liegt im Megawattbereich, die Verlustleistung im Kilowattbereich. Diese betrieblichen Anwendungen erfordern eine hohe Ausfallsicherheit. Der Beitrag behandelt die möglichen physikalischen und betriebsbedingten Ausfallursachen. Die Zuverlässigkeit ist über den fit-Wert definiert. Ein 'fit' (failure in time) entspricht einem Bauteilausfall in 109 Bauelementstunden. Ausgehend von dem Konzept 'Physik der Fehler' lassen sich wirksame Gegenmaßnahmen ableiten, beispielsweise die Verbesserung des Leckstromverhaltens und die Verminderung der Sperrströme. Ebenfalls ist die Fehlerursachenforschung für Mikrorisse an Bauelementanschlüssen erfolgreich. Die Ermüdung von Bondkontaktierungen, Mikrorißbildung und das Versagen bei Temperaturstreß sind mit beschleunigten Zuverlässigkeitsprüfungen erkundbar. Die standardisierten Zuverlässigkeitsprüfverfahren für Leistungselektronik in Bahnanwendungen sind dargestellt. Sie umfassen Temperaturschock, Klimatest, mechanische Schwingbelastung und mechanischen Schock (Stoßprüfung). Zusätzlich werden neue definierte Prüfverfahren (aktive Lastwechsel und passive Temperaturwechselbelastung) als Norm-Ergänzung vorgeschlagen. Weiter sind die Verfahren 'built-in reliability' und ein Streßtest für den Realbetrieb angeführt. Die Vorschläge basieren auf Forschungsergebnissen der RAPSDRA-Gruppe (Reliability of Advanced Power Semiconductors for Railway Traction Application). Das Wärmeverhalten und die Prüfung eines IGBT-Umrichter-Moduls sind erläutert.


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    Titel :

    Trau schau wem. Zuverlässigkeit von Leistungshalbleiter-Modulen


    Beteiligte:
    Wolfgang, E. (Autor:in) / Bauer, J.G. (Autor:in) / Mitic, G. (Autor:in) / Berg, H. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    1999


    Format / Umfang :

    3 Seiten, 4 Bilder, 2 Tabellen, 8 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch