igbt参数建模与仿真分析大学本科毕业论文.doc

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1、河南大学物理与电子学院本科毕业论文编号：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43河南大学物理与电子学院本科毕业论文目录IGBT参数建模与仿真分析1TheParametricModelandSimulationAnalysisofIGBT20前言31IGBT器件结构与工作原理51.1IGBT器件结构及原理51.2IGBT的运行特性62IGBT失效理论与分析92.1硅参数温度模型92.2硅参数的仿真:112.3IGBT失效

2、因素133IGBT的电气模型183.1IGBT模型分类183.2IGBT器件的等效电路183.3IGBT的模型274IGBT模型参数提取294.1栅极电容、的提取294.2跨导的提取304.3剩余载流子寿命的提取314.4栅漏极有效导电面积的提取315IGBT老化初期形成表现335.1IGBT的老化过程中外部参数的变化情况335.2集射极饱和压降Vce(sat)355.3IGBT导通关断时间366结论37参考文献3843河南大学物理与电子学院本科毕业论文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

3、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(InsulatedGateBipolarTransistor，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

4、作原理以及特性进行深入分析的基础上，利用matlabsimulink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43河南大学物理与电子学院本科毕业论文TheParametricModelandSimulationAnalysi

5、sofIGBTCaoWenming(SchoolofPhysicsandElectronics,HenanUniversity,HenanKaifeng475004,China)Abstract:Withthedevelopmentofthefieldsofnationaleconomyandtheincreasingrequirementsontheelectricalenergyconversionandexploitfromthedefenseindustryandtomeetthesavingenergy,thepowersemicond

6、uctordeviceshaveincreasedtheimportancegreatly,whichactasthecoredeviceofelectricalenergyconversion.Amongthem,IGBThasbecomethemostwidelyusedcontrolledpowerelectronicdeviceinourcurrentnationalindustrialfield,whichhastheadvantagesofsmalldrivepowerandsimpledrivecircuitofthepowerMO

7、SFET,andthemeritofhighcurrentdensityofBJT.However,becauseofthedifferencesofworkenvironmentconditionsandpowerfluctuations,whichbecomesoneofthekeyfactors,whichhaveastrongimpactonthereliabilityofpowertransformationdevice,powerdevicesaresubjectedtothethermal-electricitystrike,and

8、worsetheagingprocess.Firstly,basedontheanalysisofthestructureandwork