一种改进的IGBT稳态解析模型

根据IGBT物理结构与基区过剩载流子的分布特点进行半导体物理公式推导,参考现有模型并对其不足之处进行改进,把整个基区分为多个区域并采用不同的边界条件分别求解连续性方程,提出了一种考虑了载流子二维分布的改进的稳态解析模型,较准确地反映了IGBT基区过剩载流子分布,得到了更为准确的V-I特性仿真结果,通过实验验证了该模型的准确性.

针对高压IGBT的改进瞬态模型

为准确表征绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的物理特性,在典型IGBT开关瞬态模型的基础上提出一种改进的高压IGBT瞬态模型。首先基于半导体物理理论,对典型IGBT开关瞬态的建模过程进行了简要分析和推导,并在此基础上针对高压IGBT的宽基区结构特点,考虑基区载流子复合过程对IGBT开关瞬态的影响,建立了一种改进的高压IGBT瞬态模型。最后将建立的模型在Saber仿真软件中实现,并在25℃和125℃工况下进行了双脉冲仿真,以一种3 300 V/1 200 A IGBT模块为例搭建测试电路,对改进的瞬态模型进行实验验证。实验结果表明：提出的改进模型将25℃下IGBT关断时间的误差由26.5%降低至1.5%,关断损耗的误差由60.93%降低至8.92%;该模型将125℃下IGBT关断时间的误差由14.5%降低到4%,关断损耗的误差由61.68%降低到11.35%。研究结果为IGBT的应用设计提供了更为准确的仿真模型。

一种二维的IGBT基区载流子分布模型

为了提高IGBT物理模型精度,本文通过分析IGBT内部工作机理,提出了一种基区载流子分布模型。该模型不仅考虑了载流子在基区的一维分布,同时也考虑了MOS末端的二维效应,同时提出了适当的边界条件,并采用向后差分法求解双极型输运方程。通过双脉冲测试电路实验,分别在纯电感负载和阻感负载条件下进行大功率和小功率验证。实验结果表明该模型仿真与实验结果拟合较好,本文提出的物理模型正确性得到验证。