IGBT作为电力电子变换器的核心器件，在新能源电能变换、智能电网及高速列车牵引等领域得到了广泛应用。 现有研究表明，功率芯片导致的变换器故障高达31%。因此 ，深入研究IGBT芯片的老化、失效机理和提升芯片的可靠性，是功率器件应用中亟待解决的关键问题。本文根据IGBT芯片的实际结构，利用有限元仿真软件，建立了更为准确和全面的三维电热力多物理场耦合模型。在此多物理场耦合模型的基础上，对不同类型的故障电流下，IGBT芯片温度和剪切应力进行分析。得出在稳定电流故障下，表面金属化铜层相比于铝层，能极大地降低IGBT芯片内部的剪切应力。 在短功率脉冲故障下，表面金属化铜层相比于铝层，能极大地降低IGBT芯片内部结温温度。因此，表面金属化铜层相比于铝层能降低IGBT芯片失效的风险，提升电力电子变换器的可靠性。本研究也为进一步分析IGBT芯片的失效和电力电子变换器的可靠性提供了一定的参考价值。