IGBT是目前应用最为广泛的功率开关器件。因其具有载流密度大、饱和压降低等许多优点,在电能转换的过程中得到了大量的应用。IGBT的工作环境往往非常恶劣,比如电压等级高、电流强度大、开关频率高,这些都使IGBT的功耗和结温很高。而IGBT的电气特性与结温之间具有很强的耦合关系,即IGBT的电气特性受温度影响,而其功耗又会影响结温。因此在使用IGBT进行大功率电力电子电路设计和仿真时,须同时考虑电和热,并考虑其相互影响。因此,本文在Saber仿真环境中,基于MAST语言建立了IGBT的动态电热耦合模型,结合精确的等效传热模型开展了电热联合仿真研究。首先,本文系统地阐述了IGBT的工作原理。作为一种P-N-P-N四层结构的器件,IGBT可简化等效为一个MOSFET和一个PNP管的组合。其中,载流子既有电子又有空穴。本文还对IGBT的常用技术参数给予了简要说明,并且介绍了IGBT模块及其封装结构的特点。其次,在了解热传递三种方式和热阻基本概念的基础上,本文通过分析IGBT模块的分层封装结构和传热路径,明确其最主要的散热路径是垂直方向。在此基础上,建立了IGBT模块的一维等效传热模型,并且提取了热模型中的RC参数。再次,本文在阐明自建行为模型中使用的功耗计算模型的基础上,根据IGBT的电气特性和等效简化电路,基于Saber仿真环境,应用MAST硬件描述语言对两种IGBT的电热耦合仿真模型进行了建模。最后,本文将已经建立的两种IGBT电热耦合模型放置于搭建的电路系统中,进行电热联合仿真,并就其仿真结果进行了分析,验证了自建模型的功能正确性。结果表明,本文所建立的模型能够用于分析IGBT的电气性能和结温的实时变化,且电性能和结温之间具有一定的耦合关系。本文所建立的模型具有参数易于提取和仿真速度快的优点,能为IGBT的选型、应用设计以及可靠性分析提供依据。