高壓絕緣柵雙極晶體管(IGBT)設(shè)計(jì)及可靠性研究.pdf

1、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種新型的電力電子器件。自從其誕生至今30年間，由于其卓越的性能，逐步成為現(xiàn)代電力電子器件的核心器件，被廣泛應(yīng)用于變頻家電、感應(yīng)加熱、工業(yè)變頻、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車牽引等領(lǐng)域。本論文研究了不同結(jié)構(gòu)IGBT的工作原理，并設(shè)計(jì)出一款平面非穿通型25A/1200VIGBT產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)過程中，通過仿真確定了關(guān)鍵的工藝參數(shù)，流片生產(chǎn)后將仿真模擬結(jié)果與實(shí)際測試結(jié)果進(jìn)行對比。然后對產(chǎn)品進(jìn)行了溫度循環(huán)(TC)、高溫柵

2、偏(HTGB)、耐濕實(shí)驗(yàn)(H3TRB)及高溫反偏(HTRB)這些可靠性考核，并對器件在考核中的表現(xiàn)進(jìn)行了分析。最后針對考核中失效的器件，利用不同的手段，進(jìn)行了失效分析，確定了失效的原因，并提出了解決方案。論文主要研究成果如下:
　　 1)通過調(diào)研對比，掌握了IGBT的各種結(jié)構(gòu)及工作原理，并對國內(nèi)外IGBT的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行了分析，闡明了IGBT在現(xiàn)在電力電子技術(shù)中的作用，以及我國進(jìn)行自主研發(fā)IGBT的必要性。
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3、)設(shè)計(jì)出一款25A/1200V的IGBT。通過對原理的分析，確定了該款I(lǐng)GBT所采用的結(jié)構(gòu)，并利用T-CAD軟件對關(guān)鍵的電學(xué)參數(shù)進(jìn)行了仿真模擬，并分析了不同工藝條件對電學(xué)參數(shù)的影響。按照此設(shè)計(jì)，選擇六種具有代表性的分片條件，對芯片流片生產(chǎn)，封裝后測試參數(shù)全部達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，把實(shí)際測試值與軟件仿真模擬值進(jìn)行對比，提出仿真值與實(shí)測值存在誤差的地方并分析其原因。
　　 3)針對設(shè)計(jì)成功的25A/1200V產(chǎn)品，參考國內(nèi)外主要的考核標(biāo)準(zhǔn)，