IGBT模块栅氧老化机理分析与表征方法研究

摘要

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)作为电力电子系统的核心器件,广泛应用于新能源发电、轨道机车牵引、电动汽车驱动以及航空航天等重要领域.栅氧层作为IGBT中相对薄弱的环节,如何准确地预测IGBT栅氧层老化状态成为学术界和工业界的研究热点.首先,分析IGBT栅氧层老化机理以及栅氧层老化对IGBT关断过程的影响,提出关断延迟时间td(off)作为IGBT栅氧层老化状态的状态参数.其次,建立IGBT栅氧层老化仿真模型,并对td(off)表征IGBT栅氧层老化状态进行仿真分析.最后,搭建了双脉冲实验平台,获得了栅氧层老化影响IGBT功率模块相关电气参数的实验结果,并与仿真结果进行了比较验证.实验结果证明td(off)可以有效地表征IGBT栅氧层老化状态.该研究对电力电子器件和装置的运行维护与状态预测具有重要的应用价值.