| 致谢 | 第6-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-11页 |
| 第1章 绪论 | 第15-39页 |
| 1.1 研究背景 | 第15-19页 |
| 1.2 IGBT器件结构的演化历程 | 第19-28页 |
| 1.2.1 IGBT纵向结构的发展历程 | 第21-24页 |
| 1.2.2 IGBT栅极结构的发展历程 | 第24-26页 |
| 1.2.3 IGBT行为的变迁规律 | 第26-28页 |
| 1.3 IGBT行为的研究现状与挑战 | 第28-37页 |
| 1.3.1 正常工况下的器件动态特性研究现状 | 第28-32页 |
| 1.3.2 短路工况下的IGBT强健性研究现状 | 第32-36页 |
| 1.3.3 IGBT行为研究的主要挑战 | 第36-37页 |
| 1.4 本文研究内容 | 第37-39页 |
| 第2章 沟槽栅-场截止型IGBT数值仿真模型研究 | 第39-59页 |
| 2.1 半导体器件数值仿真基础 | 第39-42页 |
| 2.1.1 Sentaurus TCAD仿真软件简介 | 第39-40页 |
| 2.1.2 半导体器件数值仿真物理模型基础 | 第40-42页 |
| 2.2 沟槽栅-场截止型IGBT的几何结构模型建立 | 第42-49页 |
| 2.2.1 沟槽栅-场截止型IGBT正向阻断电压设计原则 | 第43-45页 |
| 2.2.2 沟槽栅-场截止型IGBT通态饱和电压设计原则 | 第45-47页 |
| 2.2.3 沟槽栅-场截止型IGBT栅极阈值电压设计原则 | 第47页 |
| 2.2.4 沟槽栅-场截止型IGBT传输特性设计原则 | 第47-48页 |
| 2.2.5 1700V/1000A沟槽栅-场截止型IGBT几何结构模型的建立 | 第48-49页 |
| 2.3 沟槽栅-场截止型IGBT器件数值仿真模型验证 | 第49-58页 |
| 2.3.1 静态特性验证 | 第49-51页 |
| 2.3.2 开关特性验证 | 第51-55页 |
| 2.3.3 短路运行特性验证 | 第55-58页 |
| 2.4 本章小结 | 第58-59页 |
| 第3章 沟槽栅-场截止型IGBT本征关断特性研究 | 第59-106页 |
| 3.1 感性箝位负载工况下IGBT的动态运行安全性研究 | 第59-62页 |
| 3.1.1 开通过程中器件运行安全性的限制因素 | 第59-61页 |
| 3.1.2 关断过程器件运行安全性的限制因素 | 第61-62页 |
| 3.2 感性箝位关断工况下器件内部的运行机理 | 第62-67页 |
| 3.3 电压上升阶段沟槽栅-场截止型器件本征关断特性研究 | 第67-87页 |
| 3.3.1 电压上升阶段器件的关断物理解析模型 | 第68-72页 |
| 3.3.2 器件结构对IGBT本征关断特性的影响 | 第72-77页 |
| 3.3.3 关断电阻对器件自控制关断特性的影响 | 第77-80页 |
| 3.3.4 负载电流对器件自控制关断特性的影响 | 第80-84页 |
| 3.3.5 运行结温对器件自控制关断特性的影响 | 第84-87页 |
| 3.4 电流下降阶段沟槽栅-场截止型器件本征关断特性研究 | 第87-105页 |
| 3.4.1 电流下降阶段器件的关断特性 | 第88-89页 |
| 3.4.2 关断电阻对沟槽栅-场截止型器件IC下降特性的影响 | 第89-94页 |
| 3.4.3 负载电流对沟槽栅-场截止型器件IC下降特性的影响 | 第94-98页 |
| 3.4.4 母线电压对沟槽栅-场截止型器件IC下降特性的影响 | 第98-102页 |
| 3.4.5 运行结温对沟槽栅-场截止型器件IC下降特性的影响 | 第102-105页 |
| 3.5 本章小结 | 第105-106页 |
| 第4章 沟槽栅-场截止型IGBT短路强健性研究 | 第106-150页 |
| 4.1 IGBT的短路运行模式 | 第106-108页 |
| 4.1.1 器件的短路类型1工况 | 第106-107页 |
| 4.1.2 器件的短路类型2工况 | 第107-108页 |
| 4.2 短路工况下器件内部的运行机理 | 第108-117页 |
| 4.2.1 短路类型1状态下的器件运行机理 | 第108-116页 |
| 4.2.2 短路类型2状态下的器件运行机理 | 第116-117页 |
| 4.3 IGBT的短路失效模式研究及分类 | 第117-128页 |
| 4.3.1 器件的短路失效模式及机理分析 | 第118-125页 |
| 4.3.2 基于短路安全工作区的器件短路失效模式分类 | 第125-128页 |
| 4.4 IGBT的短路VDC-IC SOA中压区域边界刻画 | 第128-137页 |
| 4.4.1 MOSFET运行模式下器件内部的失效演进规律 | 第128-132页 |
| 4.4.2 器件短路V_(DC)-I_C SOA中压区域边界刻画 | 第132-137页 |
| 4.5 IGBT的短路V_(DC)-I_C SOA高压区域边界刻画 | 第137-148页 |
| 4.5.1 短路关断过程中IGBT器件内部的失效演进规律 | 第137-143页 |
| 4.5.2 计及雪崩倍增效应的器件短路关断模型建立 | 第143-147页 |
| 4.5.3 器件短路V_(DC)-I_C SOA高压区域边界刻画 | 第147-148页 |
| 4.6 IGBT的短路V_(DC)-I_C SOA | 第148-149页 |
| 4.7 本章小结 | 第149-150页 |
| 第5章 沟槽栅-场截止型IGBT三维短路安全工作区研究 | 第150-161页 |
| 5.1 计及运行结温影响的器件三维短路安全工作区 | 第150-156页 |
| 5.1.1 计及运行结温影响的器件短路V_(DC)-I_C SOA低中压区域边界 | 第150-152页 |
| 5.1.2 计及运行结温影响的器件短路V_(DC)-I_C SOA高压区域边界 | 第152-155页 |
| 5.1.3 计及运行结温影响的器件三维短路V_(DC)-I_C SOA | 第155-156页 |
| 5.2 计及栅极关断电阻影响的器件三维短路安全工作区 | 第156-158页 |
| 5.2.1 短路关断失效与栅极关断电阻之间的相关性 | 第156-157页 |
| 5.2.2 含栅极关断电阻影响的器件三维短路V_(DC)-I_C SOA | 第157-158页 |
| 5.3 计及杂散电感影响的器件三维短路安全工作区 | 第158-160页 |
| 5.3.1 短路关断失效与回路杂散电感之间的相关性 | 第158-159页 |
| 5.3.2 含栅极关断电阻影响的器件三维短路V_(DC)-I_C SOA | 第159-160页 |
| 5.4 本章小结 | 第160-161页 |
| 第6章 总结与展望 | 第161-164页 |
| 6.1 论文工作总结 | 第161-162页 |
| 6.2 未来工作展望 | 第162-164页 |
| 参考文献 | 第164-182页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利 | 第182-183页 |
