高压大功率压接型IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管）器件是全控型的功率半导体器件,具有电流容量大和短路失效模式等优点,是制造各类柔性高压直流输电装备的核心器件。全面理解压接型IGBT器件的设计和制造所面临的独特技术挑战是至关重要的,因为其面临的挑战与焊接型器件的挑战有很大不同。在这些挑战中,压接型IGBT器件的电气绝缘性能是最关键的挑战之一。为了充分利用芯片的全部电压阻断能力,并确保器件的可靠性,需要理解和控制器件内部的高电场效应。本文紧密围绕制约高压大功率压接型IGBT器件子模组封装绝缘的科学问题,开展系统的应用基础研究,以揭示器件子模组封装放电的机制,掌握放电调控方法。首先,研究了压接型IGBT器件子模组封装放电的实验和分析方法。设计和构建了满足压接型IGBT器件应用工况的放电实验平台,可在25℃-150℃的温度范围、100 Pa-0.3 MPa的气体环境、0-20 kN的机械压力的条件下,对单芯片、子模组和封装绝缘材料等测试样品进行±10kV内的任意电压波形下的放电实验。构建了用于压接型IGBT器件子模组封装放电研究的放电电流脉冲测量系统,提出了放电电流脉冲的高效采集方法。提出了用于压接型IGBT器件的局部放电测量方法,解决了以前的方法不能进行压接型IGBT器件局部放电测量的问题。构建了用于压接型IGBT器件子模组封装放电研究的光电倍增管检测系统,并开发了基于紫外成像仪和数码相机的光学图象测量系统。发展了放电电流脉冲波形参数分析方法和局部放电相位解析图谱分析方法,同时发展了提取光电流脉冲幅值和流注传播距离的方法。其次,研究了单极性重复脉冲电压作用下封装绝缘材料PEEK（Polyetheretherketone,聚醚醚酮）在不均匀电场中的沿面放电特性。综合采用电流脉冲检测的电学测量方法、光电倍增管检测与数码成像的光学测量方法,获得了单极性重复脉冲电压作用下PEEK材料沿面放电的基本特性,发现了在单极性脉冲电压下存在正向放电和反向放电两种类型的沿面放电。通过对相反电压极性下反向放电和正向放电的电流脉冲波形参数的时间序列特性、电流脉冲出现的时间延迟特性的对比分析,发现了正电压下的反向放电和负电压下的正向放电是同质的,并且同质性也适用于负电压下的反向放电和正电压下的正向放电。研究了不同幅值的正极性脉冲电压作用下PEEK材料的沿面放电发展特性,获得了电压幅值对沿面放电电气特性和光学特性的影响规律。研究了不同占空比的正极性脉冲电压作用下PEEK材料的沿面放电起始特性,发现了沿面放电起始电压随着占空比的增加而减小。再次,研究了正极性重复脉冲电压下封装绝缘材料的沿面放电机制。分析了正向放电和反向放电的起始机制,发现了引发正向放电的电场主要由施加电压决定,而引发反向放电的电场主要由同一电压周期中正向放电留下的残余表面电荷决定,并通过验证实验检验了得出的沿面放电起始机制。分析了不同电压幅值的脉冲电压作用下沿面放电电流脉冲波形参数和流注光学特性参数之间的关联机制,推导出沿面放电电流脉冲上升率和沿面放电流注传播距离和传播速度的关系,发现了流注的电流上升速率与传播距离和传播速度的平方的乘积成比例地相关。分析了不同占空比的正极性重复脉冲电压作用下PEEK材料的沿面放电起始机制,通过时间延迟的作用,解释了沿面放电起始电压与占空比之间的关系,发现了平均随机时间延迟与施加电压之间的反幂定律是沿面放电起始电压与占空比之间关系的主要原因。最后,对压接型IGBT器件子模组的局部放电进行了测量、分析和调控。利用高速示波技术、局部放电检测技术和紫外成像技术,测量了直流阻断条件下子模组从局部放电起始到电击穿过程的特性,观察到了局部放电引起的子模组绝缘失效。利用电场分析方法,揭示了子模组封装中的电场增强发生在芯片钝化层的表面、银片的边缘和包含芯片、PEEK框架和气体的三重交界区域。利用提出的用于压接型 IGBT 器件的 PRPD（Phase Resolved Partial Discharge）方法,分析了模拟子模组电场增强区域的基本结构的PRPD特性。将子模组的PRPD模式与基本结构的PRPD模式进行了比较,发现子模组的PRPD模式与单芯片的PRPD模式相同,揭示了子模组中观察到的局部放电是由芯片钝化层表面的电场与气体提供的临界电场之间的不匹配引起。根据原结构的放电机制,提出了子模组封装放电的调控方法。通过对改进结构的电场分析和局部放电测量,验证了改进结构对放电控制的有效性,且改进结构已应用于器件研制。