摘要：高压IGBT模块空间电荷是影响其封装绝缘安全的主要威胁之一，其分布不仅与运行工况有关，且受内部温度分布影响较大。本文以高压IGBT模块为研究对象，建立三维双极性载流子模型，在此基础上，构建IGBT模块电-热-电荷多物理场耦合模型，获得IGBT模块空间电荷三维分布特性，计算结果与实验测量结果吻合较好，验证了所建模型的有效性。基于此，重点研究了不同工况条件、不同温度分布对IGBT模块绝缘封装空间电荷分布的影响规律，结果表明：IGBT模块空间电荷最大位置出现在铜电极、Al2O3陶瓷基板和封装硅胶三者联结点处，在封装硅胶-IGBT交界面温度更高区域空间电荷密度更大，且导通电流大小对空间电荷最敏感。研究结果为IGBT模块三维空间电荷分布计算及绝缘封装优化设计提供了方法参考。
文章目录
0 引言
1 高压IGBT模块多物理场三维耦合模型
1.1 仿真模型搭建及网格剖分
1.2 双极性载流子三维输运模型
1.2.1 电荷注入与抽出
1.2.2 电荷输运
1.2.3 电荷入陷与脱陷
1.2.4 电荷复合
1.2.5 电荷迁移率
1.3 电热耦合模型
1.3.1 IGBT模块损耗分析
1.3.2 有限元温度场模型
2 仿真计算结果与分析
2.1 网格独立性验证
2.2 模型验证
2.3 高压IGBT模块温度分布
2.4 不同工况下IGBT模块的空间电荷分布
3 结论
