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那么我們的RLC局部寄生參數的提取，這一小部分的仿真工作就完成了，如果要把整個IGBT的模型的寄生參數提取出來，那這個工作量是真的不小。沒有辦法只能一個一個來。九層之臺，起于壘土。文章來源：CST電磁兼容性仿真

本文摘自微信公眾號：CST電磁兼容性仿真如果對CST電磁兼容性仿真感興趣的朋友可以關注或者掃描我的微信公眾號二維碼最近有同學問小編CST是否可以提取3D模型的局部寄生參數。其實CST官方里面寫了好幾篇關于寄生參數提取的文章。而且CST的library里面也有相關案例。正好小編最近也在擺弄IGBT的模型。

IGBT校準案例 Part 1 仿真與測試的設置 對某型號的IGBT模型進行校準，其結構如圖所示。

絕緣柵雙極性晶體管模塊（IGBT模塊）因其能夠承受高電壓、導通強電流，同時快速切換兩種模式，成為大功率系統的熱門選擇。 該模塊由多個安裝在銅底板頂部的IGBT芯片組成，底部配有散熱器。在模塊中，電流因電阻損耗而產生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關以及隨后電流密度和熱源的增減會導致模塊以循環的方式加熱和冷卻。

基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細化熱-固耦合仿真模型，精準復現整機由于各層結構CTE不同導致的“呼吸效應”熱變形首先通過構建PCB板+IGBT模塊+散熱器熱-固耦合模型，精準復現因CTE差異導致的“呼吸效應”熱變形，定位溫度循環動載荷致Pin針焊層疲勞失效的原因；通過Creo參數化建模并與Ansys Workbench聯合，結合響應面優化Pin針結構參數，尋優時間縮至24h內

結語基于EDA仿真驗證進行芯片研發的方法在業內已廣泛使用，與集成電路芯片不同，分立器件的研發由于種類繁多，工藝差異明顯、仿真工具有限等，無法使用通用的此類方法，而是需要針對器件或工藝制定具體方法并實施項目。

然而，其內部自帶的磁心損耗密度模型不足以支持現有功率變換器中磁性元件磁心損耗仿真計算。但是，結合有限元仿真軟件Maxwell 和PyAnsys 二次開發接口，給有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的精確仿真提供有力支持。并且有望實現更復雜的高低頻復合波勵磁磁心損耗的精確仿真計算。

目前，已有將超級結概念應用到中低壓等級車規級 IGBT 芯片的相關研究，用以更進一步地降低芯片的損耗，如圖 16 所示，其通過調整超級結p柱的摻雜濃度和幾何結構，可以實現200℃下關斷損耗和通態電壓折衷關系的優化。

例如IGBT5使用厚銅代替了鋁作為表面金屬化層，銅的通流能力及熱容都遠遠優于鋁，因此IGBT5允許更高的工作結溫及輸出電流。另一方面是通過精細化溝槽柵技術，實現了高開關頻率和低導通壓降的折衷。例如TRENCHSTOP?5系列產品針對不同的應用進行了通態損耗和開關損耗的優化。其中H5/F5適合高頻應用，L5導通損耗最低。四、IGBT下一個機遇點在哪里？

若橋臂IGBT開通電阻由5Ω變為10Ω，單次開通損耗由21mJ增加到47mJ，T1/T4開關損耗由105W增加到162W( 輸入電壓750V，輸出電流252A，功率因數1)，總損耗由2152W增加到2493W，增加15.6%。

功率半導體器件制造商不斷在導通損耗和開關時間上尋求突破。 有關增加絕緣柵極雙極性晶體管(IGBT)導通損耗的一些權衡取舍是： 更高的短路電流電平、更小的芯片尺寸，以及更低的熱容量和短路耐受時間。這凸顯了柵極驅動器電路以及過流檢測和保護功能的重要性。

表2.逆變方案器件選型 使用PLECS仿真工具，在直流母線760VDC，400 VAC市電輸出，50kW功率條件下進行損耗仿真對比，結果如下： 圖11.各逆變方案損耗 從上圖的損耗結果看，使用NPC2混合逆變方案的損耗是最小的，即使在開關頻率

功率半導體器件制造商不斷在導通損耗和開關時間上尋求突破。有關增加絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT）導通損耗的一些權衡取舍是：更高的短路電流電平、更小的芯片尺寸，以及更低的熱容量和短路耐受時間。這凸顯了柵極驅動器電路以及過流檢測和保護功能的重要性。本文討論現代工業電機驅動中成功可靠地實現短路保護的問題。

影響功率模塊性能和應用的因素包括：功率密度、功率損耗、運行速度、可靠性、使用壽命、體積、重量和成本等，主要取決于芯片技術和封裝理念、技術和制造工藝。由于功率半導體器件處于工作狀態，芯片流過數百安培的電流。為了降低傳導損耗，采用低電阻率、高熱循環、高可靠性的直接鍵合銅來取代過去的厚膜技術。

一.技術參數 1.分析類型：穩態熱仿真 2.材料：Cooler：ADC12 3.邊界條件：Ambient temperature：85℃ Cooler face temperature:75℃ Air Convention:10W/(m2·K) 4.載荷：IGBT PowerLoss=30W/chip Diode PowerLoss

</p><p><br></p><p>在逆變器中，使用IGBT、MOSFET等開關元件來控制電流的方向和大小，從而實現電壓和頻率的變換。在工作狀態每個組件都會產生大量熱量，高溫會導致有效功率輸出降低，甚至熱失控。為了合理的熱設計，首先要獲取功率元件的損耗，而損耗又是和溫度相關的，因此有必要進行電-熱聯合仿真對元件溫度和冷卻能力進行準確計算。

采用SolidWorks2016版本的流體分析軟件FLOEFD對功率模塊IGBT進行水冷散熱仿真案例，詳細介紹了軟件操作的步驟及過程，有助于入門學習及實際案例操作。附件包含案例操作PPT文件和模型的STP文件。部分文件內容截圖如下：

電機控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅動式功率半導體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產生大量熱量，一旦溫度超出規定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴重情況下甚至會造成器件的永久性損壞，影響整個新能源汽車的動力輸出和行駛性能。

電流控制型器件的共同特點是導通損耗小，所需驅動功率小，但是驅動電路復雜，工作頻率較低，如晶閘管、二極管、BJT等。而電壓控制型器件的共同特點在于輸入阻抗高、所需驅動功率小、驅動電路簡單、工作頻率高，如IGBT、MOSFET等。 MOSFET主要應用于中小功率場合如電腦功率電源、家用電器等，具有門極輸入阻抗高、驅動功率小、開關速度快、開關損耗小的特點。