基于PSpice的IGBT器件模型及功率损耗的仿真研究.pdf

西安科技大学

硕士学位论文

基于PSpice的IGBT器件模型及功率损耗的仿真研究

姓名：王瑞

申请学位级别：硕士

专业：检测技术与自动化装置

指导教师：马宪民;刘树林

20070420
劾幺避墨么至垩塾摘要论文题目：基于Pspice的IGBT器件模型及功翠琐耗的仿真研冤硕士生：王研究类型；应用研究专业；检测技术与自动化装置瑞(签名)指导教师：马宪民刘树林关键词：IGBT；仿真；模型；功率损耗半导体器件是电力电子技术的基础，一种新型器件的诞生往往使整个电力电子行业的面貌发生巨大改观，促进电力电子技术飞速发展。绝缘栅双极晶体管(IGBT)综合了功率MOSFET和双极型功率晶体管的多项优点，因而在中大功率领域有着广泛的应用。但是，随着对IGBT高电压大容量越来越高的要求，IGBT电压和电流容量远远不能满足电力电子应用技术发展的需求。国内商用的高压大电流IGBT器件至今尚未出现，且现行的制造工艺远逊于国外，因此研制高电压大容量的IGBT迫在眉睫；再者，开关电路的效率主要取决于器件的功率损耗，且器件的功率损耗在实际应用中的的指导意义越来越突出，所以对于IGBT器件功率损耗的研究也是至关重要的。计算机仿真以理论、数值计算方法和计算机为基础，通过运行具体仿真模型和分析计算机输出信息，来实现对真实系统设计结构的改善与优化。它作为一种强大的技术手段已被广泛应用于各种元器件设计中。文中分析了电力电子器件的特点和发展趋势，详细分析了新型电力电子器件IGBT的结构、特性、开通关断机理及应用前景；着重以PSpiee软件作为仿真平台，在PSpice环境下建立了IGBT器件的静态和动态模型，该模型具有足够的计算精度和计算速度，是掌握IGBT特性的有效工具。并详细分析了模型结构、参数配置和一些参数的求解过程，同时结合实际器件IRGB30860K型IGBT进行了对比，得出两者测试波形基本相吻合，数据几乎一致，由此证明了模型的正确性。另外，对所建IGBT器件模型的功率损耗进行了深入的分析与计算，将理论数据与实际器件IRGB30860K的数据相比较，也证明了模型的正确性和实用性。综上说明本论文所设计的IGBT模型业已达到了预期的设计指标，能够用于指导IGBT器件的试制和某些实际IGBT器件的结构、特性及其电路系统的研究。～
(Signature)尘盘主匕k2IGBT啪、：WangSubjectModelInstructor：Maconstructionsoffwares—PSpieesimulationRui(Signature)Xian-min(Signature)ABSTRACTtransistor(IGB'r)possessesofpowerpowerimportantsimulation,whichwidelyPSpice．n掂simulationenoughgiV饥，andSimulationIGBTLo鹳BasedAutomaticNamesemiconductordeviceMOSFETBJT，(forswitch印eod，wideSOA,ere．)itcountry,andhighefficiencycomputationalcomputerofdevicoanddevice瓜GB30860K．all：TheStudyofPowerPSpiceSpecialty：DetachingTechnologyEquipmentLitiShu-linmakesenormouslyapeedily．Becausemanyexample，highmputinmiddledomain．But,voltagedeveloping．AsmanufacturingcmftfromtheIGBT；furthermol℃，themeaningmorgmethodoptimizingsystemmodelthesis,thecharacterdevelopinganalyzed,itspeed．nlcstructure．parametersdeterminationdynamicstudied．ComparingTheisbasiselectronicstechnique．anew-deviceappearingwoddwholechangeappearancestechnologydevelopinsulatedgatebipolaradvantageresistance，quickhasgotextensiveapplicationcapacityexistingsatisfyfarneedtechniqueyet,highvoltagelargethatusedcompanydoappearIncm'renttrailedabroad,SOitver