绝缘栅双极晶体管（IGBT）低温特性研究

论文题目: 绝缘栅双极晶体管（IGBT）低温特性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电工理论与新技术

作者: 张玉林

导师: 丘明

关键词: 低温,仿真

文献来源: 中国科学院研究生院（电工研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有工作频率高、处理功率大和驱动电路简单等优点,因而在中大功率领域有着广泛的应用。随着超导技术的发展和人类太空探索活动的频繁,IGBT 在低温下的特性日益引起人们的关注。本文对IGBT 在77 K～300 K 之间的低温特性进行研究。本文发展了功率器件在低温环境下的参数测试方法,设计了IGBT 参数测试系统,对穿通型(PT)和非穿通型(NPT)两类结构IGBT 低温特性进行测试并进行比较,并结合实验结果和具体应用,深入探讨了IGBT 低温特性对应用可能产生的影响。本文基于IGBT 器件制造工艺和载流子输运特性,较为完整地分析了IGBT 低温特性物理机理,修正了目前存在的关于掺杂不完全电离导致PT-IGBT 器件低温性能退化的观点,探讨了跨导和门槛电压突变的可能原因。本文在总结并改进硅材料主要参数在低温区的温度模型的基础上,实现了NPT-IGBT 关键参数随温度变化趋势的计算机仿真,仿真结果与实验结果取得一致。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

主要符号列表

第一章 引言

1.1 研究的意义

1.2 应用领域探讨

1.2.1 超导电工中的应用

1.2.2 医疗设备或生物研究中的应用

1.2.3 太空探索活动中的应用

1.2.4 其他方面的应用

1.2.5 应用实例

1.3 IGBT 低温特性研究现状

1.4 本论文主要工作

参考文献

第二章 IGBT 器件的结构及工作原理

2.1 引言

2.2 IGBT 结构及工作原理

2.2.1 NPT 型IGBT

2.2.2 PT 型IGBT

2.3 NPT-IGBT 和 PT-IGBT 比较

2.3.1 制作工艺比较

2.3.2 性能比较

2.4 栅极结构

参考文献

第三章 实验平台及测试方法

3.1 引言

3.2 常用无源器件在低温下的性能

3.3 典型参数测试方法介绍

3.3.1 动态特性测试

3.3.2 极间电容测试

3.3.3 关断耗散能量和关断耗散功率

3.4 驱动电路设计

3.5 基于虚拟仪器的测试平台

3.5.1 虚拟系统的软件结构

3.5.2 测试平台的实现

3.5.3 测试效果分析

3.6 低温制冷系统

参考文献

第四章 IGBT 的低温特性及其对应用产生的影响

4.1 实际测试电路介绍

4.1.1 静态特性测试电路

4.1.2 暂态特性测试电路

4.2 静态特性测试结果

4.2.1 NPT-IGBT

4.2.2 PT-IGBT

4.2.3 击穿电压

4.3 暂态特性测试结果

4.3.1 NPT-IGBT

4.3.2 PT-IGBT

4.3.3 关断损耗功率

4.4 IGBT 低温特性对应用产生的影响

4.5 小结

参考文献

第五章 IGBT低温特性物理机理分析与仿真

5.1 引言

5.2 硅参数温度模型

5.2.1 本征载流子浓度

5.2.2 电离杂质浓度

5.2.3 载流子寿命

5.2.4 载流子迁移率

5.2.5 双极扩散系数

5.3 IGBT 低温特性物理机制分析

5.3.1 输出曲线变化原因分析

5.3.2 通态压降变化原因分析

5.3.3 PT-IGBT 在 77K 下失效原因分析

5.3.4 PT-IGBT 门槛电压和跨导突变现象物理机制分析

5.3.5 击穿电压下降原因分析

5.4 NPT-IGBT 低温特性的数学仿真

5.4.1 NPT-IGBT 等效电路

5.4.2 实验及仿真结果分析

5.5 本章小结

参考文献

第六章 全文总结

6.1 结论

6.2 工作展望

附录

发表文章情况

致谢

发布时间: 2005-08-23

参考文献

• [1].整晶圆IGBT芯片设计与研制[D]. 刘燕兰.湖南大学2018
• [2].IGBT基于故障物理的失效分析及电子器件加速寿命模型的研究[D]. 郭来小.电子科技大学2018
• [3].IGBT模块集成微流道散热的仿真及优化[D]. 黄道军.西南交通大学2016
• [4].IGBT串联均压技术的研究[D]. 刘磊.南京航空航天大学2009
• [5].IGBT应用于固态断路器中的关键技术研究[D]. 吴京秋.南京理工大学2007
• [6].IGBT近场电磁骚扰特征的研究[D]. 刘奕.华北电力大学2013
• [7].大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究[D]. 王雪茹.西安理工大学2004
• [8].IGBT疲劳老化失效剩余使用寿命预测的研究[D]. 王宇琦.西安电子科技大学2017
• [9].3300V/1200A焊接型IGBT器件的建模及开关特性研究[D]. 朱夏飞.华北电力大学(北京)2016
• [10].基于闭环控制的IGBT并联均流方法研究及实现[D]. 熊英杰.重庆大学2016

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• [3].IGBT谐振开关状态下的损耗研究[D]. 梁光菊.浙江大学2006
• [4].IGBT模块热行为及可靠性研究[D]. 王彦刚.北京工业大学2000
• [5].新结构低功耗IGBT的研究[D]. 高琰.北京工业大学2002
• [6].中大功率IGBT驱动及串并联特性应用研究[D]. 陶健.西安理工大学2003
• [7].新结构低功耗IGBT纵向结构的仿真研究[D]. 刘兴明.北京工业大学2003
• [8].大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究[D]. 王雪茹.西安理工大学2004

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