1200V槽柵IGBT抗動態(tài)雪崩設(shè)計的仿真研究的開題報告

1200V槽柵IGBT抗動態(tài)雪崩設(shè)計的仿真研究的開題報告一、課題背景現(xiàn)代電力系統(tǒng)中電子器件的應(yīng)用越來越廣泛，其中晶閘管（Thyristor）和晶體管（MOSFET）是應(yīng)用最為廣泛的器件，但其在高壓和高功率應(yīng)用中仍存在著一定的局限性。相比之下，槽柵型絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）因其具有高電壓、高功率、低開關(guān)損耗和高溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點，已經(jīng)成為一種十分重要的電力開關(guān)器件。然而，IGBT器件在開關(guān)過程中，由于電荷注入和撤離的不連續(xù)性，在設(shè)備中產(chǎn)生了一個暫態(tài)過程，這個過程容易引起與電荷注入和電荷撤離相對應(yīng)的電壓過電壓和電流過沖。這種現(xiàn)象被稱為動態(tài)雪崩效應(yīng)，易引起設(shè)備損壞，給電力應(yīng)用帶來了巨大的風(fēng)險。因此，研發(fā)抗動態(tài)雪崩效應(yīng)的IGBT器件成為電力器件領(lǐng)域的一個重要研究課題。二、研究目的本研究旨在設(shè)計一種抗動態(tài)雪崩效應(yīng)的1200V槽柵IGBT器件，并進行仿真分析，探究其在電力開關(guān)應(yīng)用中的可行性和優(yōu)越性。三、研究內(nèi)容1.對槽柵IGBT器件的結(jié)構(gòu)和工作原理進行分析和研究，特別是對其在開關(guān)過程中出現(xiàn)的動態(tài)雪崩效應(yīng)進行深入探究。2.設(shè)計一種抗動態(tài)雪崩效應(yīng)的IGBT器件，結(jié)合已有技術(shù)，進行方案的篩選、試驗與改進，實現(xiàn)器件的抗雪崩性能。3.基于電磁場模擬軟件ANSYS，對設(shè)計的器件進行電場和熱場仿真分析，驗證其抗雪崩效應(yīng)的性能。4.進行成果分析和評估，總結(jié)目前的研究成果，并提出下一步的研究方向。四、研究意義本研究的成果將推動槽柵IGBT器件的發(fā)展，提升其在電力開關(guān)系統(tǒng)中的可靠性和安全性，具有較高的應(yīng)用價值和社會意義。同時，本研究將為電力器件的研究和開發(fā)提供新的思路和方法，促進電力器件技術(shù)向智能化和綠色化方向的轉(zhuǎn)型。五、研究方法1.文獻綜合分析法。2.數(shù)值模擬分析法。六、預(yù)期成果完成1200V槽柵IGBT抗動態(tài)雪崩效應(yīng)的設(shè)計與仿真分析，得出相關(guān)的數(shù)據(jù)及結(jié)論，并開展論文的撰寫工作，提升本人的科研能力和學(xué)術(shù)水平。七、工作計劃和進度安排2021年6月-2021年7月：查閱相關(guān)文獻，初步了解槽柵IGBT器件的結(jié)構(gòu)和工作原理，進行研究方案的討論與設(shè)計。2021年8月-2021年10月：對設(shè)計的器件進行技術(shù)實驗，收集相關(guān)數(shù)據(jù)并進行初步分析。2021年11月-2022年1月：基于ANSYS軟件對器件進行電場和熱場的仿真分析，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，確保器件的抗雪崩性能達到預(yù)期。2022年2月-2022年3月：對仿真結(jié)果進行分析和總結(jié)，準備論文。2022年4月-2022年6月：完成論文撰寫并進行答辯。八、參考文獻[1]胡玉琪,羅衛(wèi)平,李春梅,等.槽柵IGBT動態(tài)雪崩效應(yīng)防護研究進展[J].漳州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2019,37(2):101-105.[2]張俊青,馬志新,孫國鋒.10kV槽柵IGBT防雪崩設(shè)計[J].四川電力技術(shù),2015,37(5):118-122.[3]許曉雅,孫慶久.槽柵IGBT雪崩過程中的評估方法[J].電力自動化設(shè)備,2018,38(3):165-170.[4]ChengJ,ArghavaniMR,KobayashiY,etal.Simulation-AssistedAnalysisandOp