近年来，日益复杂的工况和应用环境对电力电子装置的功率密度、功率容量、效率和可靠性等综合性能提出了更加苛刻的要求，研发具有高频、高可靠性、大电流容量的新型高压电力电子器件技术对发展我国自主创新器件技术和产业有着至关重要的作用。SiIGBT/SiCMOSFET混合器件结合了SiCMOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和SiIGBT的大载流能力和低成本优势，对实现更高电流容量、较低成本的高性能电力电子器件，打破单一SiIGBT和SiCMOSFET功率器件技术瓶颈，满足高性能电力电子设备对高频、高可靠性、大电流容量和低成本高压电力电子器件的迫切需求具有重要意义。
　　本文紧密围绕SiIGBT/SiCMOSFET混合器件，以国家自然科学基金为依托，深入研究了混合器件的门极优化控制策略，热电耦合损耗模型、芯片尺寸优化配比和其在变换器中的应用性能等，为高性能的功率器件的设计制造与变换器应用提供了新思路，为高频、高可靠性、大电流容量和低成本的新型SiIGBT/SiCMOSFET混合电力电子器件的工程化和实用化提供了理论基础和技术支撑。研究重点和取得的成果主要体现在以下几个方面：
　　(一)提出了适用于SiIGBT/SiCMOSFET混合器件的四种非同步特殊门极驱动时序，建立了与混合器件门极驱动延时相关的热电耦合损耗模型。针对混合器件特殊门极驱动时序，提出了适用于混合器件的高性价比集成驱动方案，分析了其工作原理，研制了驱动样机，并通过实验验证了集成驱动的可行性和有效性。
　　最后，针对混合器件特殊门极驱动时序，建立了与混合器件门极驱动延时相关的热电耦合损耗模型，并搭建混合器件变换器验证了模型的准确性与有效性。
　　(二)提出了基于动态延时调节的SiIGBT/SiCMOSFET混合器件的最小损耗控制，器件结温平衡控制和多目标优化控制策略。混合器件的最小损耗控制，可以有效降低器件损耗，提升变换器效率。混合器件的结温平衡控制，可以显著降低混合器件最高结温，提升变换器最大输出功率容量和改善混合器件过载能力。
　　最后，考虑变换器在宽负载范围变化工况，提出混合器件的多目标优化控制方法，依据负载波动综合优化混合器件的效率和热特性。在9kWDC/DCBuck混合器件变换器应用中，相比于传统固定延时控制，在相同负载工况，所提优化控制策略显著提升了混合器件变换器效率，降低了器件最高结温和增大了变换器最大输出功率容量。
　　(三)建立了考虑混合器件内部SiCMOSFET芯片面积的损耗模型，基于损耗模型提出了Si/SiC混合器件优化配比选择方法。首先，分析了混合器件配比对混合器件特性的影响，实验结果表明，混合器件的导通损耗和开关损耗均随着配比的增大而减小，而混合器件的短路耐受能力不受器件配比的影响。然后，建立了考虑混合器件内部SiCMOSFET芯片面积的损耗模型，并基于损耗模型提出了SiIGBT/SiCMOSFET混合器件优化配比选择方法。该优化方法能在选择合理的最小SiCMOSFET芯片面积的同时，优化混合器件的总损耗，并确保在基于混合器件的变换器在额定负载运行时，混合器件的最高结温低于其内部两器件连续运行的限制结温，保证混合器件安全可靠运行。所提损耗模型和优化方法为高频、高可靠性、大电流容量和低成本的新型SiIGBT/SiCMOSFET混合电力电子器件的工程化和实用化提供理论基础和技术支撑。
　　(四)对比分析了SiIGBT/SiCMOSFET混合器件(HyS)与传统SiIGBT/SiCDiode混合器件(HyP)在器件端口特性，器件总成本和变换器应用的差异，建立了适用于电压型逆变器的HyS混合器件和HyP混合器件的改进损耗模型。结果表明，HyS混合器件峰值效率比HyP混合器件峰值效率高约0.9%，在5kW负载下，HyS混合器件最高结温比HyP混合器件结温低了约60℃，HyS混合器件的最大输出功率比HyP混合器件提升了约40％，当基于两种混合器件的输出功率都在2kW时，基于HyS混合器件单相逆变器的开关频率是HyP混合器件方案的1.5倍。仿真和实验证明在变换器应用中，HyS混合器件能以相近的成本，实现比传统HyP混合器件更高的效率，更低的器件结温，更大的输出功率容量和更高的开关频率，是高性能变换器应用中非常有潜力的功率器件类型。