超结（Super-Junction）IGBT电力半导体器件暂态分析

发布时间：2021-07-14 23:42

　　由于MOSFET和BJT在低驱动功耗和低饱和压降的优势,绝缘栅双极型晶体管（IGBT）已广泛用于包括交流电机,牵引驱动器,开关电源,照明系统和逆变器等功率转换器系统中。近年来,超结（SJ）IGBT已被发展并用于优化低功耗和低导通压降的研究中,对于SJ IGBT,瞬态过程尤为重要并值得深入研究。本文分析了半导体器件SJ IGBT以及改进型器件Semi-SJ IGBT的静态特性和动态性能。具体而言,在具有感性负载的测试电路环境条件下,针对关断瞬态过程,本文使用二维（2D）模拟TCAD软件-MEDICI,分析并研究了SJ IGBT的阳极电流、阳极电压和关断损耗,建立相关的物理模型。此外,通过仿真数据与瞬态模型的对比,可确保模型的准确性。第一章,对半导体器件的发展过程进行具体的归纳,在此基础上也对器件模型进行了详细总结。然后,基于当今电力电子应用和科学研究对于IGBT的需求,揭示IGBT的重要性以及研究价值。第二章,详细分析了SJ IGBT的静态特性和动态特性。静态特性包括导通特性和阻断特性的分析。在具有感性负载的测试电路环境中,针对SJ IGBT关断过程,详细分析了SJ IGBT关断瞬态特性... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 论文研究背景
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 IGBT的提出和器件的演变
        1.2.2 模型的建立
        1.2.3 国内研究现状
    1.3 论文的研究目的和意义
    1.4 论文主要工作
    1.5 本章小结
第2章 超结(Super-Junction)IGBT器件和原理分析
    2.1 超结(Super-Junction)理论介绍
    2.2 超结IGBT结构和工作原理
    2.3 超结IGBT静态特性
        2.3.1 击穿特性
        2.3.2 正向导通特性
    2.4 IGBT动态特性
    2.5 本章小结
第3章 FS超结(FSSJ)IGBT模型
    3.1 FS层物理模型
        3.1.1 FS层静态物理模型
        3.1.2 FS层动态物理模型
    3.2 p柱和n柱物理模型
        3.2.1 p柱和n柱静态物理模型
        3.2.2 p柱和n柱动态物理模型
    3.3 关断损耗和导通压降模型
    3.4 仿真分析及模型验证
    3.5 本章小结
第4章 半超结(Semi-SJ)IGBT模型
    4.1 Semi-SJIGBT结构和工作原理介绍
    4.2 Semi-SJIGBT特性分析
        4.2.1 Semi-SJIGBT静态特性分析
        4.2.2 Semi-SJIGBT动态特性分析
    4.3 Semi-SJIGBT物理模型
        4.3.1 Drift层物理模型
        4.3.2 p柱和n柱物理模型
    4.4 仿真分析及模型验证
    4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文



本文编号：3285131