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由于MOSFET和BJT在低驱动功耗和低饱和压降的优势,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)已广泛用于包括交流电机,牵引驱动器,开关电源,照明系统和逆变器等功率转换器系统中。近年来,超结(SJ)IGBT已被发展并用于优化低功耗和低导通压降的研究中,对于SJ IGBT,瞬态过程尤为重要并值得深入研究。本文分析了半导体器件SJ IGBT以及改进型器件Semi-SJ IGBT的静态特性和动态性能。具体而言,在具有感性负载的测试电路环境条件下,针对关断瞬态过程,本文使用二维(2D)模拟TCAD软件-MEDICI,分析并研究了SJ IGBT的阳极电流、阳极电压和关断损耗,建立相关的物理模型。此外,通过仿真数据与瞬态模型的对比,可确保模型的准确性。第一章,对半导体器件的发展过程进行具体的归纳,在此基础上也对器件模型进行了详细总结。然后,基于当今电力电子应用和科学研究对于IGBT的需求,揭示IGBT的重要性以及研究价值。第二章,详细分析了SJ IGBT的静态特性和动态特性。静态特性包括导通特性和阻断特性的分析。在具有感性负载的测试电路环境中,针对SJ IGBT关断过程,详细分析了SJ IGBT关断瞬态特性。第三章,基于SJ IGBT在导通和关断过程中的物理特性,对SJ IGBT的FS层,p-柱和n-柱进行分析对比,建立了阳极电流,阳极电压和关断损耗模型。从研究结果可以看出,n-柱和p-柱的掺杂浓度可能会对SJ IGBT的耗尽区产生重大影响,并且可以发现,SJ IGBT的n-柱和p-柱的高掺杂浓度会降低器件导通压降,但是并不会增加器件的关断损耗。第四章,基于对SJ IGBT的认识,还提供了对改进型器件Semi-SJ IGBT的分析,同样表现出优异的工作特性。本文提出的物理模型,同时应用于SJ IGBT和Semi-SJ IGBT,通过仿真数据和模型对比分析,表明其模型适用于提出的SJ IGBT。