绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有工作频率高、处理功率大和驱动电路简单等优点,因而在中大功率领域有着广泛的应用。随着超导技术的发展和人类太空探索活动的频繁,IGBT 在低温下的特性日益引起人们的关注。本文对IGBT 在77 K～300 K 之间的低温特性进行研究。本文发展了功率器件在低温环境下的参数测试方法,设计了IGBT 参数测试系统,对穿通型(PT)和非穿通型(NPT)两类结构IGBT 低温特性进行测试并进行比较,并结合实验结果和具体应用,深入探讨了IGBT 低温特性对应用可能产生的影响。本文基于IGBT 器件制造工艺和载流子输运特性,较为完整地分析了IGBT 低温特性物理机理,修正了目前存在的关于掺杂不完全电离导致PT-IGBT 器件低温性能退化的观点,探讨了跨导和门槛电压突变的可能原因。本文在总结并改进硅材料主要参数在低温区的温度模型的基础上,实现了NPT-IGBT 关键参数随温度变化趋势的计算机仿真,仿真结果与实验结果取得一致。