压接式IGBT(press pack IGBT,PPI)是柔性直流输电装备的关键部件,相比于传统焊接型器件具有结构紧凑、失效短路、双面散热,可靠性高等优点。研制国产化PPI并将其广泛应用于换流阀和断路器中,对于提升电网功率等级以及系统可靠性具有重要意义。由于PPI通过压力维持电极间的紧密接触,如果施压不均或者不能进入稳定的失效短路模式,PPI将很难体现出其封装优势,并稳定地为电网服务。针对这一情况,本论文将分两个方面对PPI展开研究,一方面仿真和实验相结合,研究PPI的特性及其与压力的相关性,另一方面通过实验研究PPI器件特有的失效短路模式。主要的研究工作包括以下几个方面:首先,研究PPI的动静态特性及其与压力和温度相关性。本文首先搭建了动静态特性测试平台。具体做法是:将静态测试仪B1505A与温箱结合,在不同的温度条件下,进行静态参量的测试。研制PPI的实验夹具,测试在不同的压力条件下PPI的基本特性,分析温度与器件的阈值电压与饱和压降的关系,分析施加压力与PPI器件接触电阻、接触热阻的关系。其次,针对PPI实际应用过程中,采用多芯片并联来提高功率等级时,模块内芯片间存在压力不均,且现有实验条件下,无法测得器件内部压力分布的情况,论文提出了单芯片压接式器件并联,模拟研究多芯片器件受压力不均影响的方法。首先,结合测得的静态特性以及查阅得到的材料属性,遵照多物理场的耦合规律,建立单芯片PPI有限元模型,并进一步扩展为多芯片并联的有限元模型;然后,建立两芯片并联运行的实验室测试平台并开展实验,验证并联有限元模型的有效性;最后,将该并联模型进一步推广到1500A的实际PPI模块的特性研究中,通过仿真分析了压力不均对器件电热分布的影响规律。最后,论文研究了PPI器件特有的失效短路模式,主要工作包括:搭建短路实验平台,开展短路实验,得到失效短路的芯片样品;并利用电子显微镜分析,通过微观结构观察其失效点特征,分析失效原因;在短路芯片的基础上,进行短路耐受性实验,研究芯片短路老化以及到最后走向开路失效的过程,并分析其老化机理;模拟断路器工况,在短路实验的基础上添加母线电感,延缓器件失效短路过程,发现大电流脉冲下的失效模式,并分析其失效原因。