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1200V槽栅IGBT抗动态雪崩设计的仿真研究的开题报告

一、课题背景

现代电力系统中电子器件的应用越来越广泛，其中晶闸管（Thyristor）和晶体管（MOSFET）是应用最为广泛的器件，但其在高压和高功率应用中仍存在着一定的局限性。相比之下，槽栅型绝缘栅双极型晶体管（IGBT）因其具有高电压、高功率、低开关损耗和高温度稳定性等优点，已经成为一种十分重要的电力开关器件。

然而，IGBT器件在开关过程中，由于电荷注入和撤离的不连续性，在设备中产生了一个暂态过程，这个过程容易引起与电荷注入和电荷撤离相对应的电压过电压和电流过冲。这种现象被称为动态雪崩效应，易引起设备损坏，给电力应用带来了巨大的风险。因此，研发抗动态雪崩效应的IGBT器件成为电力器件领域的一个重要研究课题。

二、研究目的

本研究旨在设计一种抗动态雪崩效应的1200V槽栅IGBT器件，并进行仿真分析，探究其在电力开关应用中的可行性和优越性。

三、研究内容

1.对槽栅IGBT器件的结构和工作原理进行分析和研究，特别是对其在开关过程中出现的动态雪崩效应进行深入探究。

2.设计一种抗动态雪崩效应的IGBT器件，结合已有技术，进行方案的筛选、试验与改进，实现器件的抗雪崩性能。

3.基于电磁场模拟软件ANSYS，对设计的器件进行电场和热场仿真分析，验证其抗雪崩效应的性能。

4.进行成果分析和评估，总结目前的研究成果，并提出下一步的研究方向。

四、研究意义

本研究的成果将推动槽栅IGBT器件的发展，提升其在电力开关系统中的可靠性和安全性，具有较高的应用价值和社会意义。同时，本研究将为电力器件的研究和开发提供新的思路和方法，促进电力器件技术向智能化和绿色化方向的转型。

五、研究方法

1.文献综合分析法。

2.数值模拟分析法。

六、预期成果

完成1200V槽栅IGBT抗动态雪崩效应的设计与仿真分析，得出相关的数据及结论，并开展论文的撰写工作，提升本人的科研能力和学术水平。

七、工作计划和进度安排

2021年6月-2021年7月：查阅相关文献，初步了解槽栅IGBT器件的结构和工作原理，进行研究方案的讨论与设计。

2021年8月-2021年10月：对设计的器件进行技术实验，收集相关数据并进行初步分析。

2021年11月-2022年1月：基于ANSYS软件对器件进行电场和热场的仿真分析，优化设计参数，确保器件的抗雪崩性能达到预期。

2022年2月-2022年3月：对仿真结果进行分析和总结，准备论文。

2022年4月-2022年6月：完成论文撰写并进行答辩。

八、参考文献

[1]胡玉琪,罗卫平,李春梅,等.槽栅IGBT动态雪崩效应防护研究进展[J].漳州师范学院学报(自然科学版),2019,37(2):101-105.

[2]张俊青,马志新,孙国锋.10kV槽栅IGBT防雪崩设计[J].四川电力技术,2015,37(5):118-122.

[3]许晓雅,孙庆久.槽栅IGBT雪崩过程中的评估方法[J].电力自动化设备,2018,38(3):165-170.

[4]ChengJ,ArghavaniMR,KobayashiY,etal.Simulation-AssistedAnalysisandOptimizationofIGBTDynamics[C]//ProceedingsoftheIEEE,2017:120-136.