汪 波 胡 安 唐 勇 陈 明

（海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室 武汉 430033）

1 引言

绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种综合了功率场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）结构的复合器件，并且同时吸收了二者的优点[1]，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小、饱和压降低、控制电路简单和承受电流大等特性，在各种电力电子变换装置中得到了广泛的应用。自1986年投入市场后，IGBT迅速扩展应用领域，成为中、大功率电力电子装置的主导器件，不仅应用于电力系统，而且也广泛应用于一般工业、交通运输、通信系统、计算机系统和新能源系统。新一代沟槽栅场终止型 IGBT综合了前几代产品的优点并采用最新的功率半导体制造工艺[2]，在前几代结构基础上增加了一个重掺杂的场终止层，提高了正向阻断能力，得到了广泛的应用。

长期以来 IGBT的应用选型一般还是采用经验的粗放式设计方法，难以做到优化，往往留有过大的裕量，受到器件功率水平的限制，这种方法在大容量的电力电子变换装置中会导致器件的串、并联，其结果是器件的数目非常庞大，实现的复杂程度和难度非常高，而且体积、重量和可靠性难以满足军用移动作战平台的要求。导致这种状况的原因一方面是由于对 IGBT内部机理的研究不够深入，对所能承受的实际电压值难以做到准确的计算，另一方面是由于对电压击穿的失效机理和失效模式理解不够。

IGBT的过电压击穿失效是工程应用中最常见的失效机理之一，由于电网波动、负载突变、电路故障以及电磁干扰的影响，尤其是在电力电子装置中线路和器件内部分布杂散电感的存在，开关时会感应一个电压尖峰叠加在母线电压上，引起过电压击穿。……