基于IPOSIM的IGBT功率损耗仿真

杨淼 林灵 程磊 王衡

【摘要】 IGBT作为一种功率半导体器件，在电能应用邻域得到广泛应用。在IGBT的使用过程中，要求功率开关器件降低损耗、提高效率、提高性能。本文就IGBT的损耗计算方法作了简要介绍，并就英飞凌IGBT作了功率损耗的仿真分析。

【关键词】 IGBT 功率损耗 计算方法 仿真The Simulation of The Power Loss for IGBT Base on IPOSIM（The 722 Research Institute of CSIC Hubei Wuhan 430205）

Abstract： As a power semiconductor device， IGBT is widely used in the application of electric fields. During the use of IGBT， Request power switching device to reduce losses， improve efficiency and performance. This article briefly describes the loss calculation method on the IGBT， and made a simulation analysis of the power loss on Infineon IGBT.

Keywords： IGBT；power loss；calculation method；simulation

一、引言

绝缘栅晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应晶体管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，既具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有BJT的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。IGBT是近年来电力电子领域中最令人注目和发展最快的一种器件[1]。IGBT的损耗分为两类，一类是器件的导通损耗；另一类是从通态向断态（从断态向通态）转换的开关损耗[2]。因此，IGBT的损耗计算和损耗仿真对系统设计至关重要。

二、 IGBT模块的功率损耗

为了便于分析，将IGBT损耗分为导通损耗和开关损耗。另外，开关损耗也可分为两类：具有理想二极管时IGBT的开关损耗和考虑二极管反向恢复时间时IGBT的开关损耗。IGBT导通时，如果电流为方波脉冲，那么导通能量就等于电流、电压降和导通时间三者之积。IGBT在任意电流和温度时的最高电压降，可按以下两步得到：首先，从IGBT模块集电极发射极饱和电压与壳温的关系曲线上找出能满足所需电流的集电极-发射极饱和电压[3]。然后，为了得到最大压降，在给定结温下从该曲线上得出的电压降必须乘以电气特性表中给出的最大值与典型值之比。……