电动汽车1200V/75A IGBT芯片设计与验证

发布时间：2020-12-31 13:08

　　绝缘栅双极晶体管（Insulate Gate Bipolar Transistor, IGBT）是一种由场效应晶体管（MOSFET）和双极型功率晶体管（BJT）结合而成的达林顿结构。它是电动汽车电机驱动核心器件之一,具有将直流转换为交流能力。它既具有MOSFE T的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点,又具有BJT的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。但是,目前国内还没有商品化的电动汽车IGBT投入市场,国内市场需求的器件主要依赖进口,因此,开发和研制具有自主知识产权的高性能的电动汽车专用IGBT迫在眉睫。本课题在调研电动汽车IGBT结构和工作原理的基础上,从理论上分析了器件结构参数和器件主要性能之间的关系,由此总结出IGBT主要参数（阈值电压、正向击穿电压及关断时间）的设计依据,并依据此理论完成了IGBT结构参数设计。有源区结构选用条状元胞结构；栅极选用平面栅结构；纵向结构选用非穿通型结构。依据所设计的结构参数,设计工艺流程,选取工艺条件和工艺参数,使用工艺模拟软件建立IGBT工艺模型。开发的1200V/75A非穿通型（NPT）IGBT芯片封装后测试结果达... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院人工智能学院)北京市

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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?????图１－１?ＩＧＢＴ基本结构示意图??当ＶＣＥ＜０时，由于ＩＧＢＴ的衬底为Ｐ型，ＣＥ之间加反向电压主要Ｊｌ??结来承受，参见图２－１，随着反向电压増大，耗尽区主要逐渐向Ｎ－区扩展。??当ＩＧＢＴ处于正向截止化Ｊ２承受島压町耗尽区同样也是向Ｎ－区扩展。由??此可见，不管ＩＧＢＴ处于正向或反向阻断状态，Ｎ－耐压层都起着至关重要的作??用，耐压层的厚度不同，ＩＧＢＴ承受的电皮等级就不同。然而在实际应用当中，??ＩＧＢＴ几乎无需工作在反向阻断的状态，因此设计人员可Ｗ牺牲其反向耐压特??性，来降低其通态压降，根据实际的需要折衷考虑，使芯片通态压降和开关功??耗达到更好的折衷，更接近折衷曲线的原点。??Ｉｃｅ?Ｊ?ｔ?＼?Ｉ??；饱巧区＼＾?线巧怪?一????？??＼＇ＣＥ??反向阻新??图１－２?ＩＧＢＴ输出特性曲线??４??

于ＨＥＶ和比亚迪双模（ＤＭ）车型来说，除驱动电机外，另外还有一图１－５所示），可Ｗ由汽车的发动机带动其发电，然后通过ＩＧＢＴ模块Ａ向电池充电。在ＤＭ车型中，该发电机还可Ｗ充当驱动电机的作用。??曝?Ｉ?；｜?—－?－－．，１＂．．‘．．．弯??’?蜡也＂＂＾麵??臟??图１－５?ＤＭ动力系统布局??

【参考文献】：
期刊论文
[1]100%无焊接IGBT模块[J]. 克里斯汀·戈谢.  变频器世界. 2007(08)
[2]一种新结构IGBT—内透明集电区IGBT[J]. 李震,胡冬青,亢宝位.  电力电子. 2007(02)

硕士论文
[1]IGBT串联模块化的研究[D]. 梁昊.浙江大学 2012
[2]SPT薄穿通IGBT的设计[D]. 方伟.电子科技大学 2011



本文编号：2949657