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文檔簡介
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)動電路簡單、開關(guān)速度高的優(yōu)點,又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強的優(yōu)點,因而被認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器件需要進行模塊化。目前,模塊電熱性能是IG
2、BT進一步發(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)特性進行了研究。 首先,本文對IGBT器件的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了簡要的介紹,并給出了該器件工作時閉鎖效應(yīng)的解決方案。在此方案的基礎(chǔ)上,提出了一個建立IGBT器件工藝模型的設(shè)計方案。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、開啟時間和關(guān)斷時間進行模擬
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
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