随着柔性直流输电系统电压与功率等级的不断提升，在直流母线发生短路故障的情况下，整流器电路中的电流可能会在短时间内达到极高水平，称之为浪涌电流。浪涌电流的持续时间可以从us到ms不等，因此应用在电力系统中的高压大功率电力电子器件必须保证能够承受浪涌电流而不发生损坏，浪涌工况也是高压大功率电力电子器件中反并联二极管工程应用必须通过的坚固性考核指标之一，因此反并联二极管承受浪涌电流的能力准确建模与评估对于器件封装及器件选型至关重要。

赵志斌教授课题组聚焦硅基功率二极管芯片浪涌工况下的电热多物理场耦合难以准确建模的问题，提出了一种基于电热耦合有限元模型的实验-仿真迭代的建模方法，首次实现了浪涌工况下芯片表面三维温度的准确计算，误差小于5%。在此基础上，揭示了硅基功率二极管芯片在浪涌工况下的温度分布随时间变化规律，结合芯片失效分析，认知了二极管在浪涌工况下的参数退化情况，掌握了芯片在浪涌工况下的失效机制，并提出了硅基功率二极管芯片的浪涌极限临界判定准则。借助于所提出的浪涌极限临界判定准则，探究了键合线排布对芯片浪涌能力的影响规律，提出了键合排布设计方法，支撑了国产器件浪涌能力的提升以及自主器件研制。

2024年8月，该研究工作的成果“Temperature Evaluation and Failure Analysis of Wire-Bonded FRD Chips in Surge Conditions”发表在SCI期刊IEEE Transactions on Power Electronics上，新能源电力系统全国重点实验室是论文唯一通讯单位。该研究工作得到了国家杰出青年科学基金项目的资助。

功率芯片浪涌测试实验平台

芯片表面温度计算与实验验证结果

不同键合线排布方式下芯片的浪涌温度计算结果

Reference：F. Zheng, X. Cui, X. Li, Z. Zhao and L. Qi, "Temperature Evaluation and Failure Analysis of Wire-Bonded FRD Chips in Surge Conditions," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 39, no. 12, pp. 16103-16115, Dec. 2024, doi: 10.1109/TPEL.2024.3444951.

初审：李美琪

复审：张洪

终审：彭跃辉