第三代宽禁带半导体材料碳化硅(SiliconCarbide,SiC)有优异的性能,尤其是高临界击穿电场和高导热性,使其成为功率器件中最有吸引力的材料。15kV碳化硅基IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)的研发使得新型功率器件的应用成为可能。碳化硅基功率IGBT器件元胞结构及其终端结构的设计是当前研究的热点之一。本文利用计算机辅助设计(Technology Computer Aided Design,TCAD)软件 Silvaco 对 15kV 碳化硅基功率IGBT器件元胞结构和终端结构进行仿真和优化设计。对碳化硅基功率IGBT器件元胞结构的分析中,重点研究了漂移区长度、漂移区掺杂浓度、JFET区宽度、电流增强层以及缓冲层参数对器件的击穿电压、阈值电压、导通电阻等电学性能的影响,得到了符合电学设计指标要求的结构尺寸。对终端结构的研究中,本文选取了结终端扩展和浮空场环两种终端结构进行了对比研究。分别研究了其结构参数对击穿电压的影响,对比二者工作原理以及击穿特性,得到了符合设计要求的终端结构及其参数。最后,本文还对碳化硅基IGBT器件元胞结构的高温特性进行了仿真研究,对比得出了器件的静态参数和动态参数在高温情况下发生的参数漂移并解释了内在机理。最终结果显示,最优碳化硅基IGBT器件元胞结构的阈值电压为3.8V,击穿电压为18.2kV,正向压降为17.5V,导通电阻为56.5mΩ·cm2,输入电容、输出电容和反向传输电容分别为598pF、17.5pF和5.07pF,终端结构击穿电压为18kV,达到了设计指标要求,并在各项参数中取得了良好的平衡关系。本文的研究成果对新型碳化硅基功率IGBT器件的设计具有一定参考意义。