IGBT仿真

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本科毕业论文（设计）

题目：IGBT的仿真设计

学 院： 理 学 院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2007级1班 学 号： 070712110075 学生姓名： 孙 阔 指导教师：傅 兴 华

2011年 6月 1日

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贵州大学本科毕业论文（设计）

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日 期：

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目录

摘要.............................................................................................................................. III 第一章 绪论...............

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本科毕业论文（设计）

题目：IGBT的仿真设计

学 院： 理 学 院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2007级1班 学 号： 070712110075 学生姓名： 孙 阔 指导教师：傅 兴 华

2011年 6月 1日

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贵州大学本科毕业论文（设计）

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日 期：

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目录

摘要.............................................................................................................................. III 第一章 绪论...............

中国新技术新产品

2011NO

.06

andProducts

高新技术

IGBT串联均压电路设计及仿真

李可生

（南华大学，湖南衡阳421001）

摘要：为了解决IGBT串联运行时的电压不均衡问题，设计出了一种栅极侧动态均压控制电路，并建立了一个由三只IGBT串联组

成的斩波仿真电路，通过模拟电压失横现象，验证了该均压电路的可行性。

关键词：绝缘栅双极型晶体管；串联；均压中图分类号：TM41文献标识码：B引言

IGBT由于具有驱动简单，保护简易，开关频率高，通态压降低，载流能力强越来越多的在现代变频装置中应用。但是目前单只IGBT的耐压和耐流还不能满足高压变频器的要求，需要将多只IGBT串联使用。然而，在串联应用中，由于各器件的静态伏安特性和动态参数的不同，将引起各器件间电压分配不均匀而产生过电压失衡现象，造成IGBT器件的损坏，甚至是高压设备的损坏，所以在IGBT模块串联使用中必须采取有效的静态和动态均压措施。只有在串联IGBT模块处于理想的静态和动态均压状态时，才能最大程度地利用其耐压值，发挥其优势。

IGBT伏安特性的差异会使串联IGBT工作在阻断状态时产生静态电压不均衡现象，而在IGBT的开通瞬间和关断瞬间，由于IGBT的栅极电荷和输出电容的不同，则会造成

中国新技术新产品

2011NO

.06

andProducts

高新技术

IGBT串联均压电路设计及仿真

李可生

（南华大学，湖南衡阳421001）

摘要：为了解决IGBT串联运行时的电压不均衡问题，设计出了一种栅极侧动态均压控制电路，并建立了一个由三只IGBT串联组

成的斩波仿真电路，通过模拟电压失横现象，验证了该均压电路的可行性。

关键词：绝缘栅双极型晶体管；串联；均压中图分类号：TM41文献标识码：B引言

IGBT由于具有驱动简单，保护简易，开关频率高，通态压降低，载流能力强越来越多的在现代变频装置中应用。但是目前单只IGBT的耐压和耐流还不能满足高压变频器的要求，需要将多只IGBT串联使用。然而，在串联应用中，由于各器件的静态伏安特性和动态参数的不同，将引起各器件间电压分配不均匀而产生过电压失衡现象，造成IGBT器件的损坏，甚至是高压设备的损坏，所以在IGBT模块串联使用中必须采取有效的静态和动态均压措施。只有在串联IGBT模块处于理想的静态和动态均压状态时，才能最大程度地利用其耐压值，发挥其优势。

IGBT伏安特性的差异会使串联IGBT工作在阻断状态时产生静态电压不均衡现象，而在IGBT的开通瞬间和关断瞬间，由于IGBT的栅极电荷和输出电容的不同，则会造成

采用突波吸收电容减小UPS直流总线电压

[出处/作者]：庄宏 刘静

众所周知，逆变器是UPS的核心部分，逆变器的性能决定了UPS的输出性能指标。在一个由整流器、逆变器、充电器等组成的UPS中（如图1），逆变器不但要承受来自负载的冲击，还要随时对直流总线电压的波动进行调整。大量的统计数据证明，直流总线电压的异常波动和负载的冲击是造成逆变器故障的主要原因。在UPS实际运用过程中，负载的冲击不可避免，而稳定直流总线电压、减小直流总线电压的纹波却是可以做到的。

图1 UPS结构框图

直流总线电压的纹波主要由整流输入电压的波动和逆变器IGBT开关的反冲电压回馈至直流总线形成。如果纹波过大，就会造成整流滤波电容温升过高，寿命缩短，同时加大了逆变器PWM调节频繁程度，容易造成控制电路不稳定而导致故障发生。由于直流总线直接和外部电池连接，过高的直流总线纹波电压还会成为 EMI干扰源。

在整流器输出端减小市电造成的50Hz电压纹波主要采用大容量的铝电解电容器并联，而对于逆变器高频开关反冲电压形成的电压纹波则要寻求新的途径来解决。如图2是一个20KVAUPS的桥式整流滤波电路和逆变电路，其中直流总线上的滤波电容由六个2200μF/600WV的电解电容并

摘要：绝缘栅双极晶体管(IGBT)是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管合成的复合型全控型电压驱动式功率半导体器件，具有绝缘栅型场效应管的高输入阻抗及双极型三极管的低导通压降、以及驱动电路简单、安全工作区宽等优点，作为电力电子系统的核心开关器件， IGBT起了不可取代的关键的作用。本文主要针对IGBT的发展历程和国内外技术现状、阐述了一些先进的芯片技术和新结构、新材料及模块封装技术。描述了IGBT芯片和模块的发展方向。 1.引 言

全球能源危机及气候变暖的威胁使人们在追求经济发展的同时越来越重视绿色环保，节能减排。电力电子是节能减排的王牌技术，从电能产生、电能传 输、电能使用到电能管理，渗透到工业、交通、通信、能源等各个领域，发挥着举足轻重的作用。电力电子器件是电力电子装置和系统的“绿色的芯”。目前我国新 型的电力电子器件主要代表是IGBT、VDMOS 和FRED等高频器件，而新材料的电力电子器件的主要代表是SiC及GaN器件。本文重点针对IGBT发展历史、现状、新结构、新材料及其新封装技术做一 些阐述。 2.IGBT是节能减排的王牌器件

作为新型高频大功率电力半导体器件代表的IGBT自 1982年问世以来，在国民经济的各行各业得

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）实用新型专利

（10）申请公布号

CN209374447U

（43）申请公布日 2019.09.10（21）申请号CN201920161495.4

（22）申请日2019.01.30

（71）申请人宁波达新半导体有限公司;杭州达新科技有限公司

地址315400 浙江省宁波市余姚市经济开发区城东新区冶山路479号科创大楼13层1306室

（72）发明人钱进;轩永辉

（74）专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司

代理人郭四华

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

IGBT半桥模块

（57）摘要

本实用新型公开了一种IGBT半桥模块，

包括：底板、芯片单元、陶瓷覆铜板、功率端

子、信号端子和信号端子座；芯片单元包括IGBT

芯片和FRD芯片；信号端子包括栅极信号端子和

发射极信号端子，信号端子都直接焊接在陶瓷覆

铜板上，IGBT芯片的栅极通过铝线键合在陶瓷覆

铜板上并引出到对应的栅极信号端子上，IGBT芯

片的发射极通过铝线键合在陶瓷覆铜板上并引出

第3 O卷第 9期 2 0 1 3年 9月

机

电

工

程

V01 . 3 0 No . 9 Se p .2 01 3

J o u r n a l o f Me c h a n i c a l& E l e c t i r c l a En g i n e e i r n g

D O I: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 1— 4 5 5 1 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 2 7

I GB T模块封装热应力研究冰翟超，郭清，盛况(浙江大学应用电子系，浙江杭州 3 1 0 0 2 7 )摘要：为解决绝缘栅双极型晶体管 ( I G B T )模块在实际应用的可靠性提高、预测模块的寿命等问题，将有限元仿真技术应用到实际可靠性温度循环试验中。开展了多层结构的热应力理论分析，建立了层状结构的最大热应力和 I G B T模块在实际应用中分层率之间的关系，提出了“通过计算模块在工作环境下的温度变化产生的最大热应力来预测模块实际使用过程中分层率的变化情况”的方法。进行了 I G B T模块的温度循环可靠性试验。试验结果表明，通过利用最大热应力来预测 I G B T模块分层率的方法与实验结果相

吻合，计算结果比较精

IGBT 系统设计全攻略【详细】

详解IGBT系统[图文]

IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET（输入级）和PNP晶体管（输出级）复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功 率小和开关速度快的特点（控制和响应），又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点（功率级较为耐用），频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常 工作于几十kHz频率范围内。

理想等效电路与实际等效电路如图所示：

IGBT 的静态特性一般用不到，暂时不用考虑，重点考虑动态特性（开关特性）。 动态特性的简易过程可从下面的表格和图形中获取：

IGBT的开通过程

IGBT 在开通过程中，分为几段时间

1.与MOSFET类似的开通过程，也是分为三段的充电时间

2.只是在漏源DS电压下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和过程中增加了一段延迟时间。 在上面的表格中，定义了了：开通时间Ton，上升时间Tr和Tr.i 除了这两个时间以外，还有一个时间为开通延迟时间td.on:td.on=Ton-Tr.i IGBT在关断过程

IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。【详情：详解IGBT系统 】

功率器件

摘要：绝缘栅双极晶体管(IGBT)是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管合成的复合型全控型电压驱动式功率半导体器件，具有绝缘栅型场效应管的高输入阻抗及双极型三极管的低导通压降、以及驱动电路简单、安全工作区宽等优点，作为电力电子系统的核心开关器件， IGBT起了不可取代的关键的作用。本文主要针对IGBT的发展历程和国内外技术现状、阐述了一些先进的芯片技术和新结构、新材料及模块封装技术。描述了IGBT芯片和模块的发展方向。 1.引 言

全球能源危机及气候变暖的威胁使人们在追求经济发展的同时越来越重视绿色环保，节能减排。电力电子是节能减排的王牌技术，从电能产生、电能传 输、电能使用到电能管理，渗透到工业、交通、通信、能源等各个领域，发挥着举足轻重的作用。电力电子器件是电力电子装置和系统的“绿色的芯”。目前我国新 型的电力电子器件主要代表是IGBT、VDMOS 和FRED等高频器件，而新材料的电力电子器件的主要代表是SiC及GaN器件。本文重点针对IGBT发展历史、现状、新结构、新材料及其新封装技术做一 些阐述。 2.IGBT是节能减排的王牌器件

作为新型高频大功率电力半导体器件代表的IGBT自 1982年问世以来，在国民经济的各行各业得