IGBT的電熱學(xué)特性的研究.pdf

1、絕緣柵雙極晶體管(InsulateGateBipolarTransistor，IGBT)是一種由MOSFET和雙極功率晶體管結(jié)合而成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。它既具有MOSFET的輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡單、開關(guān)速度高的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是一種可用于需要高壓、大電流和高速應(yīng)用領(lǐng)域的理想功率器件。要滿足高壓大電流的發(fā)展趨勢，IGBT器件需要進(jìn)行模塊化。目前，模塊電熱性能是IG

2、BT進(jìn)一步發(fā)展需要考慮的主要因素，也是目前IGBT模塊生產(chǎn)中急待解決的問題。因此，本文對IGBT器件的電熱學(xué)特性進(jìn)行了研究。 首先，本文對IGBT器件的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡要的介紹，并給出了該器件工作時(shí)閉鎖效應(yīng)的解決方案。在此方案的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)建立IGBT器件工藝模型的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)定的電學(xué)參數(shù)條件下，來選擇合適的摻雜濃度及厚度。利用模擬軟件Tsuprem4和Medici對其閾值電壓、擊穿電壓、開啟時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行模擬

3、，結(jié)果與設(shè)定的相關(guān)參數(shù)吻合得很好。 其次，通過解熱傳導(dǎo)方程，建立了IGBT器件在熱穩(wěn)定狀態(tài)下的二維溫度分布模型。通過此模型，得出了IGBT熱阻的計(jì)算公式。結(jié)合此公式，通過對IGBT器件功率損耗的公式推導(dǎo)，得到此器件的結(jié)溫公式。在無法測得結(jié)溫的情況下，給出了一個(gè)通過工藝參數(shù)確定結(jié)溫的方法。 最后，在熱穩(wěn)定狀態(tài)下二維溫度分布模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合IGBT電學(xué)模型，分析了IGBT在熱穩(wěn)定條件下的的臨界條件，以及熱穩(wěn)定因子與溫度、熱