在散熱器上安裝的IGBT 模塊并非密封設計，盡管芯片上方有一層硅膠，但是水汽仍然可以通過外殼間隙以及硅膠進入器件芯片內(nèi)部。因此，器件在使用和存儲過程中，必須避免濕氣或者腐蝕性氣體。

目前大多數(shù)IGBT 模塊允許工作的溫濕度以及氣候條件遵循IEC60721-3-3規(guī)定,為使客戶更加了解IGBT 的使用環(huán)境條件，本文主要介紹溫度以及濕度運行條件。

IEC 60721-3-3標準把氣候條件分成5類:

3K20:溫度濕度連續(xù)可控，而且經(jīng)常有人維護，比如用于室內(nèi)產(chǎn)品。

3K21:溫度可控，濕度不連續(xù)可控。 比如機房，數(shù)據(jù)中心等。

3K22: 溫度可控，濕度不可控。

3K23:溫度濕度都不可控，可能會結(jié)冰。

3K24:溫度濕度都不可控，直接暴露在空氣中。

標準中規(guī)定的詳細工作條件如下表所示。在工業(yè)變頻器應用中，功率半導體器件允許工作的環(huán)境條件如3K22 這列所描述，器件的所有可靠性測試也基本按照這個條件定義并確定測試規(guī)范。

從上表可以看出，除了溫度和壓力之外，3K22還規(guī)定了相對濕度（相對濕度等于實際水汽含量相比于同溫度下飽和水汽量）允許范圍是5%-85%，而且不允許有凝露，此外絕對濕度最高值為25g/m3。根據(jù)熱力學原理，因為絕對濕度不變，即空氣含有水蒸氣的量不變，溫度上升意味著空氣含水蒸汽的飽和量加大了，而實際含水蒸汽的量并沒有發(fā)生變化，這樣實際含水蒸汽的量占飽和量的比例就縮小了，所以相對濕度減小。 相反，如果溫度下降意味著空氣含有水蒸氣的飽和量變小了，而實際含水蒸汽的量沒有變化，這樣實際含水蒸汽的量占飽和量的比例就加大了，相對濕度就上升了。因此為了避免凝露，需要根據(jù)柜體外部的溫度適當調(diào)整柜內(nèi)溫度。

下面結(jié)合溫度，相對濕度，絕對濕度圖來說明具體的工作條件變化。圖中橫軸為溫度，縱軸為相對濕度，斜線是絕對濕度，從右到左絕對濕度逐漸減小（Cabs=1 表示絕對濕度為1 g/m3，Cabs=2 表示絕對濕度為2 g/m3，以此類推Cabs=25 表示絕對濕度為25 g/m3）。3K22 的工作范圍如圖中紅色數(shù)字1-2-3-4-5-1曲線所包圍的區(qū)域。

1點畫虛線表示絕對濕度25g/m3

2對應溫度40度不變的曲線

3包括絕對濕度1g/m3和相對濕度5%相交的包絡線（更詳細的可以參照IEC 60721-3-3 圖B.1）

4溫度為5度不變的曲線

5表示最高相對濕度85%。

假設IGBT 工作的變頻柜大氣條件如圖中藍色方塊所示（絕對濕度8-25 g/m3，相對濕度最高85%，溫度12-33度）。 根據(jù)熱力學定律，對于體積一定的密閉空氣，當絕對濕度不變，溫度變化時，可以依據(jù)下面的公式計算溫度增加后對應的相對濕度。

其中T3k22, rH3k22是標準3K22給出的溫度以及對應的相對濕度

Teff是考慮自加熱后的器件溫度， rHeff為該溫度下計算后對應的相對濕度

W，KB是常數(shù)

依據(jù)上面的公式，當該設備處于運行狀態(tài)時，溫度升高10度，絕對濕度保持不變，因此其工作條件就變?yōu)閳D中橙色的范圍，從中可以看出，相對最高濕度從85%有減小到50%，而且相對濕度的范圍也相應減小。如果溫升為20度，相對濕度會進一步減小到30%，因此隨著溫度的提高相對濕度會顯著下降。

結(jié)論

1.盡管IGBT期望的相對濕度在5%-85%， 但是由于在實際工作中功率半導體會發(fā)熱，因此溫度會上升，而絕對濕度是不變的，溫度上升會導致相對濕度減小。

2.假設半導體器件在濕度比較高的環(huán)境條件下長時間放置，為減少凝露確保器件正常運行，在使用前建議采用適當?shù)募訜岽胧岣邷囟?，降低相對濕度?/p>