igbt参数建模与仿真分析本科论文 .doc

编号： 大学本科毕业论文 IGBT参数建模与仿真分析 论文作者姓名： 作 者 学 号： 所 在 学 院： 物理与电子学院 所 学 专 业： 测控技术与仪器 导师姓名职称： 耿涛 副教授 论文完成时间： 年05月10日 目 录 IGBT参数建模与仿真分析 1 The Parametric Model and Simulation Analysis of IGBT 2 0 前言 3 1 IGBT器件结构与工作原理 5 1.1 IGBT器件结构及原理 5 1.2 IGBT的运行特性 6 2 IGBT 失效理论与分析 9 2.1 硅参数温度模型 9 2.2 硅参数的仿真: 11 2.3 IGBT失效因素 13 3 IGBT的电气模型 18 3.1 IGBT模型分类 18 3.2 IGBT器件的等效电路 18 3.3 IGBT的模型 27 4 IGBT模型参数提取 29 4.1 栅极电容、的提取 29 4.2 跨导的提取 30 4.3 剩余载流子寿命的提取 31 4.4 栅漏极有效导电面积的提取 31 5 IGBT老化初期形成表现 33 5.1 IGBT的老化过程中外部参数的变化情况 33 5.2 集射极饱和压降Vce(sat) 35 5.3 IGBT导通关断时间 36 6 结论 37 参考文献 38 IGBT参数建模与仿真分析 （大学物理与电子学院， 开封，475004） 摘 要: 随着国民经济各领域的发展与国防工业对电能变换和处理的要求不断提高，以及要满足节能与新能源开发的需求，作为电能变换装置核心部件的功率半导体器件也起着越来越重要的作用。其中绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT )由于同时具有功率MOSFET驱动功率小，驱动电路简单以及功率BJT高电流密度的优点，已经成为我国当前工业领域应用最广泛的全控型电力电子器件。然而由于其工作环境条件的不同以及功率波动，功率器件持续经受热电冲击，加剧器件老化进程，成为影响电能变换的装置可靠性问题的关键性因素之一。 本论文首先在对IGBT的结构，工作原理以及特性进行深入分析的基础上，利用matlab\simulink软件搭建IGBT的简化模型；其次对IGBT失效问题进行理论分析，分别从IGBT失效因素，失效机理等方面进行深入分析、总结与探讨；再次根据仿真结果得出：由于IGBT工作环境等因素影响使其不断受到电热冲击，导致模块内部键合线发生蠕动，芯片内部产生疲劳裂痕，最终导致失效的结论，从而建立起能够预测IGBT寿命的模型。 关键词: 绝缘栅型晶体管(IGBT) ，故障检测， 寿命， 可靠性 The Parametric Model and Simulation Analysis of IGBT Cao Wenming (School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China) Abstract: With the development of the fields of national economy and the increasing requirements on the electrical energy conversion and exploit from the defense industry and to meet the saving energy, the power semiconductor devices have increased the importance greatly ,which act as the core device of electrical energy conversion. Among them, IGBT has become the most widely used controlled power electronic device in our current national industrial field ,which has the advantages of small drive power and simple drive circuit of the power MOSFET, and the merit of high