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关断能耗Eoff（动态损耗）与通态压降VCE(on)（静态损耗）的折中关系是考量IGBT低功耗特性的重要指标，而短路特性则是体现其坚固性(ruggedness)的主要参数之一。一个性能全面的器件应该在实现低功耗特性优化的同时，又具备耐受异常短路冲击的坚固性。针对这一问题，本文基于成熟产品的实际结构和器件仿真工具，对600V、1200V和1700V等3个耐压级别的IGBT开展了仿真计算和机理讨论，在对平面栅IGBT、方形元胞槽栅ST-IGBT和亚微米级精细条形槽栅LT-IGBT等3种结构的功耗折中特性和短路特性进行分析和比较的同时，又着重分析了LT-IGBT结构短路特性改善与功耗折中优化之间的矛盾，及其随器件耐压的变化。具体的内容及结果如下: 1.对600V平面栅IGBT、ST-IGBT和LT-IGBT的功耗折中特性进行了建模和计算，结果与这三代产品逐代优化的实测结果相符。重点对这一演化趋势进行了细致的内部数据提取和深入分析，揭示了用最低背面注入效率、最少过剩载流子数量实现最佳电导调制，这将有利于优化功耗折中特性。 2.对600VLT-IGBT的短路特性及其改善进行了计算和分析，发现它与功耗折中优化之间存在两种矛盾。其一，与ST-IGBT相比，LT-IGBT通过减薄芯片厚度、减小沟道长度，并减小栅槽、p阱尺寸，改变其排列方式，虽然显著改善了功耗折中曲线，但也同时造成了无论如何去调整沟道密度（通过改变假元胞数实现），都无法使器件像ST-IGBT那样实现5μs短路能力（这与实际产品情况相符）;其二，如果将LT-IGBT的芯片厚度和沟道长度恢复到与ST-IGBT相同的水平，尽管通过调整沟道密度（假元胞数）可使其短路时间达到5μs要求，但此时的沟道密度与功耗折中最佳时所对应的沟道密度有显著差别，导致短路达标的同时，功耗折中有明显恶化。文中对器件相应的内部状态变化细节和规律进行了提取和分析，阐明了其内在机理。 3.将前述的第二种矛盾情况针对1200V和1700VLT-IGBT进行了建模和计算，结果发现，这一矛盾虽然仍存在，但随耐压升高，矛盾越来越趋向于缓解。例如对600V器件，短路达标时Eoff会激增91％;但对于1700V器件，相应的Eoff增量仅约为0.9％。这预示着对高压器件而言，同时实现短路特性和功耗特性的优化将更有余地。通过器件内部和端特性数据的提取和分析，对这一现象给出了解释。 综上，本文从机理上对槽栅IGBT功耗特性和短路特性的优化问题进行了分析和总结，为后续的IGBT研发工作提供了有价值的基础数据、物理图像和趋势预期。