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IGBT 开态的两种模型1.M0SFET/P-i-N 模型分析IGBT 开态特性的一种简单模型就是将IGBT 看作是P-i-N 二极管与MOSFET 串联。
为了一维分析简单，N-A 处传输到MOSFET中。
加很大的正栅压来使得 IGBT 工作于线性区，从而在栅极下方产生了电子积累层。
开态 电流流动时，电子通过沟道到达积累层可以看成是对 N-base 区的电子注入。
同时 P+集电极向N-区进行高水平注入空穴。
在栅极下方部分的电子、空穴分布如下图所示。
Oxide \ ,Accumulation L^y^r JiG ；JI N -P*!c J--------------------------------- ―►*! E1P1JCarrierL /Densityi(Logi i ScaledN D 1 i ——! % ni、 --n op+n2dMOSFET■cCollector㈣Emitter■Gats 4RectiTitr已知P-i-N 二极管的正向导通压降为:时，P-i-N 二极管对导通压降的大小约为1V ( J e =100 A/cm 2 )。
变换后写为J e工作在线性区时， MOSFET 沟道上的压降为:V F，MOSFET =I C R C H = J e PZR eHlicOXflv T因此IGBT 工作于线性区时的导通压降为:出现V Knee第一项占主导，此时IGBT 结构的集电极电流随集电极电压增加而指数增加；当较大的集电 极电流密度下时，第二项占主导，相当于一个电阻与P-i-N 二极管串联。
漂移区中你山)=蛙*-2C 寫胃，其中 d=l w N 。
2 NVF ,PiN斗__Iq ]2qD a mF(d/L a )J e d。
当L a = 1W N 时可以得到最小的导通压降。
开态4qD a 土 F,PiN /2kTV F T1ZJ e W NpJe L CH，其图像如下图。
U C VCollector BiM \ olligc Q J I %)N461J24 <」sHSJ 匕—■-HtMMe ■n(y)二 p(y)•HL J C cosh(y/l_a ) 2qL a _sinh(d/L a )sin h(y/L a ) 2cosh(d/L a )，其中 d=-W N 。
现代电力电子技术IGBT建模与仿真一、IGBT结构及工作原理自上世纪80年代绝缘栅双极型晶体管（IGBT）问世以来，逐渐取代了晶闸管和功率MOSFET等器件，在中频、中等功率变流领域获得了广泛的应用。
IGBT 克服了功率MOSFET高通态损耗的特性，同时保持了MOSFET门极电压驱动的优点。
IGBT是一种PNPN四层结构的器件，其结构剖面图和等效电路如图（1）所示。
(a) 剖面图(b) 达林顿等效结构图(1)IGBT结构剖面图及等效电路由图（1）（b）可知，IGBT相当于一个MOSFET和一个BJT的混合电路。
当在其栅极施加一个足够大的正向电压时，MOSFET内部将形成沟道，为晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通。
此时由于P+区的空穴注入到N-区产生电导调制效应，能够减小N-区的电阻，从而使IGBT具有较小的通态压降。
二、IGBT工作特性IGBT的工作特性分为静态特性和动态特性两种。
(1)静态特性静态特性描述了稳态情况下IGBT的电流与电压关系，最常用的是其伏安特性和转移特性。
伏安特性指的是在不同的Vge下，Ice与Vce之间的关系，如图（2）左图所示。
转移特性是指集电极电流Ic与栅射电压Uge之间的关系，如图（2）右图所示。
图(2)IGBT的静态特性(2)动态特性动态特性描述了开关过程中IGBT的电压电流随时间变化的关系，分为开通特性和关断特性。
(a)开通过程 (b)关断过程图(3)IGBT的动态特性在开通过程中有两点值得关注：一是电流Ic上升率较快时，快恢复二极管的反向恢复电流将导致Ic出现尖峰，这一尖峰会引起电磁干扰等问题；二是寄生电容Cgc导致Miller效应，使Vge出现Miller平台，增加开通损耗。
在关断过程中，Cgc的分流作用使得在Vce下降过程中同样会出现Miller 平台，增加关断损耗。
此外电流下降过程中，二极管偏置导通将引起电压过冲，导致电磁干扰问题。
由于MOSFET快速关断，PNP双极管中存储的电荷不能及时释放，关断过程中还会有一个较长的拖尾电流，也增加了关断损耗。
IGBT热仿真建模分析IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种常用的功率半导体器件，其拥有低开通电压、高阻断电压和高电流能力的优点，因此在电力电子领域广泛应用。
热仿真建模分析是对IGBT进行电热特性模拟和分析的方法，本文将对IGBT热仿真建模分析进行探讨。
首先，IGBT的热仿真建模分析是基于热传导方程和瞬态热特性来进行的。
热传导方程描述了功率半导体器件内部的热传导过程，而瞬态热特性则描述了器件在瞬态工作条件下的温度变化过程。
在进行IGBT的热仿真建模分析时，首先需要确定模型的几何结构。
IGBT的结构包括导电层、绝缘层、衬底以及金属电极，这些结构在热仿真中需要被建立为相应的热传导模型。
其次，在建立热仿真模型时，需要确定IGBT的材料参数和边界条件。
材料参数包括导电层和绝缘层的热导率、热容以及密度等，而边界条件则包括器件的热界面温度和散热条件等。
然后，根据所选取的热传导模型和边界条件，利用热传导方程进行热仿真计算。
热传导方程是一个偏微分方程，其解可通过有限元方法或其他数值求解方法获得。
在进行瞬态热仿真时，需要考虑器件在工作过程中的瞬态功耗和瞬态散热等因素。
最后，根据热仿真分析的结果，可以得到IGBT的温度分布、温升和热耗散等信息。
这些结果可以用于评估器件的热稳定性、散热设计和寿命预测等方面。
总结起来，IGBT热仿真建模分析是一种对该功率半导体器件进行电热特性模拟和分析的方法，主要涉及到几何结构建模、材料参数确定、热传导方程求解以及结果分析等步骤。
通过热仿真建模分析，可以更好地了解IGBT的热特性，为器件的设计和应用提供参考依据。
