saber仿真软件_IGBT开关模型、双脉冲测试及saber仿真

最近老板让研究一下DC chopper，所以研究了一下IGBT的开关特性，读了一些文献，然后用saber和plecs仿真搞了搞，把一些基本知识分享给大家。

1. IGBT模型

平面栅NPT 型IGBT 元胞结构

IGBT 可以看作是功率MOSFET 驱动的大注入双极结型晶体管。MOSFET 受栅极电压控制，在n 沟道中产生电子电流作为BJT 基区电流，控制BJT 的导通和关断。IGBT 的等效电路模型中除了MOSFET 沟道电流和BJT 电流外，三个端口间还存在分布电容Cge、Cgc 和Cce，主要影响IGBT 的暂态特性。其中Cge 为定值电容，Cgc 可近似地看作氧化层定值电容Coxd 和结电容Cgdj 的串联，Cce 为结电容Cdsj。

Hefner 模型

针对 IGBT 瞬态机理建模，应用最广泛的是Hefner 模型。Hefner 模型是第一个提出非准静态假设的IGBT 机理模型，基于求解半导体物理方程，根据器件工作的条件对半导体物理方程采用一定的近似方法求解。Hefner 模型对于IGBT 晶体管基区载流子的分布有比较精细的描述。该模型已经被应用到多款电力电子商用仿真软件之中，如Saber和PSpice等。Hefner 模型的精度很高，在小时间尺度下对于器件的瞬态行为和开关特性描述很准确。然而其主要缺点有：①模型复杂、仿真计算速度慢，且容易遇到不收敛的问题；②参数提取困难。Hefner 模型中有许多难以获取的参数，例如基区载流子寿命、基区掺杂浓度、基区宽度、发射区反向电子饱和电流等。这些参数通常需要搭建专门的实验平台进行测试。

IGBT行为模型

除机理模型外，IGBT的行为模型也得到广泛应用。行为模型不针对IGBT 基区的载流子分布等内部各种机制进行描述，将已有的BJT模型和MOSFET模型相结合，将IGBT的固有结构等效成极间电容和电感的串并联形式，通过极间寄生电容随集射极电压的非线性变化，描述出IGBT的开关过程。并额外地考虑一些特殊的效应，如基区电导调制效应和拖尾电流效应等。总而言之，行为模型忽略了一部分IGBT内部物理机理，更注重拟合器件的外特性。相比于机理模型，行为模型结构简单，更利于在电路仿真中实现，模型的大部分参数可以通过厂商数据手册提取，其余少量参数可以通过简单的实验确定，并且模型参数有具体的物理意义，所以行为模型有建模方便、通用性好、开关过程详细等优点。但IGBT数据手册数是厂商提供的参考值，和每个IGBT模块真实的参数存在误差，这使得从数据手册提取模型参数的行为模型在暂态仿真中存在较大误差，对不同工况的适应性较差，且大部分行为模型仍然