高压大功率的压接型IGBT器件,是制造各类高压大容量电力换流和控制装备的核心器件,广泛应用于可再生能源电力汇集与并网、交直流输电与组网的全过程。考虑到我国经济发展和能源需求的大背景,研制具有自主知识产权的高坚固性、高可靠性的高压大功率压接型IGBT器件,对于我国产业升级和电网建设都具有重要意义。器件内大量IGBT芯片之间的电流均衡化调控,是高坚固性、高可靠性压接型IGBT器件研发的重要技术瓶颈,我国在相关基础理论与关键技术的研究方面极为缺乏。本文立足于并联均流和并联振荡这两个电流均衡化调控研究的核心课题,结合国产化高压大功率压接型IGBT器件研发的实际,针对于规模化并联封装中的电磁耦合效应以及双极型半导体元件的渡越时间效应,采用实验测量与理论计算相结合的手段,对高压大功率压接型IGBT器件内的并联均流与振荡的共性基础、特性规律、建模方法与调控应用进行了深入研究。本文研发了高压-压接型IGBT的多芯片并联均流与振荡特性实验平台,为均流与振荡研究提供了共性实验基础。归纳整合了多种并联均流与振荡测试原理,实现主动开关与被动注入两种并联均流模式,内源自激与外源受迫两种并联振荡模式的实验拓扑集成;提出了开放式封装设计思想,实现器件内部结构、空间、材料的灵活配置,为密集空间内多芯片电流测量提供了新的研究思路;首次全面展示了 9至16枚芯片的主动开关、被动注入、内源自激与外源受迫的并联测试结果,突破已有公开文献中最大并联芯片规模。本文以不对称外部汇流母排为例,通过实验观测、理论分析和建模计算揭示了外部电磁不均衡性对压接型IGBT器件内部芯片间并联均流的影响规律。基于多芯片并联均流实验平台,实验观测了被动注入与主动开通模式下9枚IGBT芯片间的动态电流分布,发现了显著的动态不均流现象且瞬态电流倾向于靠近母排侧流通;提出了被动注入模式下IGBT并联均流有限元模型,计算了汇流母排影响下IGBT器件内部的电磁场分布特性;频域计算揭示了汇流母排与器件内部支路存在高频磁场耦合,畸变各支路的高频电流增益;时域计算再现了实验中的瞬态电流分布,证实并联均流有限元模型在被动均流建模中的有效性;提出了对称化母排设计方案,可以明显改善器件内部的并联均流性能。本文以电极结构与空间布置为例,通过理论分析、建模计算和实验验证揭示了内部电磁不均衡性对压接型IGBT器件内部芯片间并联均流与受迫振荡的影响规律。基于几何对称化与阻抗补偿的调控思想,提出了凸台圆周化与凸台刻槽的优化设计方案,通过频域有限元方法,计算对比了 4种典型电极设计下器件内部的宽频均流特性,分析了不对称外部电磁条件对器件内部宽频均流特性的畸变作用,展示了并联芯片之间存在明显发散的高频电流增益,可能引起严重的高频不均流与外源受迫振荡;基于多芯片并联均流与振荡特性测试平台,实验测量了4种典型电极设计下FRD芯片间的动态电流分布,首次报道了 16枚并联芯片下的动态均流测试结果,发现了 16枚FRD芯片间确实存在显著的动态不均流与受迫振荡现象,证实了计算结论的正确性;基于建模计算与实验观测,证实了几何对称化与阻抗补偿的调控思想可以优化器件内部的动态均流特性;但几何对称化调控思想仅适用于对称的外部电磁条件。本文通过实验观测、理论分析和建模计算揭示了 IGBTPETT自激振荡的时域特性规律。基于压接型IGBT的PETT振荡特性实验平台,开展了两枚IGBT芯片在不同的关断电流和母线电压下的PETT振荡特性实验;定义了 一系列PETT振荡波形的特征参数,发现PETT振荡的起始时间、峰值时间和终止时间与电压、电流之间存在明显的单调耦合关系;提出了 PETT振荡的等效电路,利用状态方程计算出振荡产生所要求的电路参数条件,论证了 PETT振荡的产生与维持需要对载流子浓度的上下界进行限制;提出了图解分析方法,直观有效地解释了 PETT振荡特征时间与关断电流和母线电压之间实验规律,推论出振荡起止时间与电流的对数之间呈线性关系,母线电压与振荡起始时间倒数呈线性关系,并得到实验结果的证实;基于PETT振荡特征参数与电压、电流、温度之间灵敏的耦合关系,提出了基于PETT振荡的高压IGBT器件非接触式状态监测方法,基于磁饱和原理,通过励磁电流调节封装寄生电感,发明了可以灵活触发或关闭PETT振荡的高压IGBT器件,克服PETT振荡的EMI效应,为PETT振荡在生产实际中更广阔的应用铺平道路。