以IGBT为代表的高端电力电子器件在工业、能源、交通等领域正发挥日益重要的作用，然而我国IGBT芯片及模块市场为国外大公司所垄断，因此实现IGBT模块的国产化，掌握IGBT模块设计的所有核心技术刻不容缓。计算机仿真技术的迅猛发展为IGBT模块设计提供了有力工具，建立能反映IGBT模块关键电气特性的仿真模型是优化模块封装结构、缩短产品设计周期的有效手段。　　 本文对PIN二极管和IGBT模型、封装互连寄生参数、IGBT芯片并联等内容开展了较为深入的研究，主要创新工作包括:　　 建立了基于集总电荷的PIN二极管模型，推导了在不同注入等级下PIN二极管的导通电压-电流关系式、开通电压尖峰表达式和关断电流尖峰表达式。在恒定结温下，该PIN二极管模型不仅能够反映二极管导通稳态特性和开关暂态特性，还能反映PIN二极管器件内部基区宽度、电荷浓度分布随工况的变化等外部无法测量的物理特性。为验证所建立PIN二极管模型，设计了能监控PIN二极管结温的测试电路，提供了模型参数提取方法，并基于Saber软件平台运用MAST语言实现了所建PIN模型的所有功能，通过仿真与实验对比验证了所建模型的有效性。最后，基于半导体器件参数与温度的关系式，以25℃结温为基准，将所建立PIN二极管模型推广到任意正常工作温度范围。　　 建立了基于物理机理且方便模型参数提取的IGBT模型。针对平面栅穿通型IGBT，基于集总电荷方法，对于对IGBT开关特性影响极大的非线性基区电阻、非线性极间电容、基区宽度变化等特殊效应分别从物理机理层面列写数学关系式，并在Saber软件中运用MAST语言实现其所有功能。对于IGBT物理模型参数中最为重要的基区寿命参数，提出了一种不依赖于复杂测试电路的提取方法。仿真与实验对比验证了所建立IGBT模型的正确性，达到精度、仿真速度与收敛性的良好折中。基于半导体器件参数与温度的关系式，以25℃结温为基准，将所建立IGBT模型推广到任意正常工作温度范围。　　 对于IGBT模块内部的封装互连部分，将各组件分解为子单元，提出了一种IGBT模块寄生电感和电阻的解析计算方法，利用数值软件Q3D提取结果对解析计算进行了修正。　　 针对电感参数对开关特性的影响，设计了基于分立IGBT的开关特性测试电路，总结了关键寄生电感参数对开关特性的影响规律，归纳了封装设计中的寄生参数考虑因素。从理论和仿真两方面分析了并联wire间的电流不均匀分布，以及铜底板和叠层结构对寄生参数的影响。　　 针对并联IGBT芯片在开关过程中的电流差分振荡特点，基于并联IGBT小信号模型，采用劳斯判据分析了对称布局条件下确保系统均流特性的最小栅极内阻变化趋势;采用频域方法，分别对于对称与非对称布局并联IGBT的均流特性进行了分析，提出了确保并联IGBT芯片均流的最小栅极内阻设计方法，为IGBT模块设计提供参考。