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摘要
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)受芯片和键丝几何布局的影响,芯片表面产生电流密度的不均匀分布,这使得IGBT正常工作时在不同区域呈现不同的电气特性,进而导致IGBT芯片温度的不均匀分布。动态雪崩关断作为关断瞬态大电流、高电压的极端工况,使得IGBT芯片温度的不均匀性加剧,对器件可靠性评估带来困难。为解决芯片电热应力不均匀分布下对IGBT电气特性、温度特性模拟,文中提出一种基于场路耦合的IGBT芯片简化分区电热联合仿真方法,该方法基于两个系统:一维的IGBT动态雪崩物理模型和三维的IGBT有限元热模型。通过对待测IGBT芯片的合理分区和电、热系统的耦合,实现每个子单元的电热模拟。最后以一款国产1200V/50A的IGBT模块,针对动态雪崩工况对提出的仿真方法进行验证,实验结果表明,该模型能够准确表征动态雪崩工况下IGBT的电热特性,对IGBT可靠性边界的精确评估提供更为准确的指导。
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