IGCT器件导通压降低、浪涌电流大、抗干扰能力强、可靠性高，是新型电力系统应用的优选器件，但此前国内外研究情况，无法满足新型电力系统应用的需求。本项目对IGCT的物理机理模型、参数优化、性能调控、新型驱动、集成应用等关键技术进行研究，研制新型电力系统用IGCT-Plus系列化产品并实现工程应用，主要创新点如下： 【创新点1】：建立了高精度快速求解的GCT芯片物理机理模型，提出了GCT芯片的参数优化及性能调控方法，电流不均匀分布系数降低10%以上，关断能力提高30%以上。 【授权知识产权：附件2.1《实新专利-具有高阻断电压与高电压冲击耐受力的GCT芯片》】 综合考虑基区少数载流子寿命的不均匀分布、耗尽区的碰撞电离、穿通过程中变化的存储电荷边界和电场扫出电荷效应，建立了GCT单元紧凑型物理仿真模型，可精确预测GCT单元的动态特性，仿真时间由有限元仿真模型的小时级缩短至秒级，为IGCT的参数优化和性能调控奠定了理论基础。基于紧凑型物理机理模型，采用启发式禁忌搜索方法，优化了GCT单元的纵向掺杂结构与横向排布，满足高di/dt（电流变化率）耐量的前提下，电流不均匀分布系数降低10%以上，单元胞电流关断能力提高33%以上。 【创新点2】：提出了GCT芯片的关键制备工艺优化方案和缺陷检测方法，简化了工艺流程，缩短了GCT芯片迭代周期。 【授权知识产权：附件2.2《发明专利-一种晶闸管元胞特性测试方法》】 改进了硼、磷杂质的扩散工艺，简化了铝离子注入工艺流程，有效降低了芯片的生产成本，缩短加工周期达到5天以上；研制了GCT自动探针测试平台，可快速检测GCT芯片表面缺陷，清晰辨别缺陷类型，指导工艺改进，缩短了迭代周期。 【创新点3】：提出了GCT新型门极驱动方案，大幅提高IGCT器件在新型电力系统应用中的可靠性，减小设计难度。 【授权知识产权：附件2.3《发明专利-一种可关断晶闸管驱动电路及控制方法》】 提出了降低门极驱动杂散阻抗优化方法，门极杂散电感从0.4nH降低至0.04nH；提出了基于隧道磁阻电流传感单元和门阴极主动短路方法的管理策略，实现了IGCT-Plus器件的过电流保护和黑启动的智能管理功能。 【创新点4】：成功研制了新型电力系统用IGCT-Plus系列化产品，并且成功应用于多种应用场景中。 【授权知识产权：附件2.4《发明专利-一种应用于混合式直流断路器的门极换流晶闸管芯片》】 成功研制了新型电力系统用4.5~8.0kV/3~10kA系列化IGCT-Plus产品，开展了系统性测试验证，IGCT-Plus在效率、可靠性和成本等方面具有显著优势，并且成功研制了基于IGCT的交直流换流阀、直流断路器、直流变压器、风机变流器、储能四象限调节系统、制氢电源等电力电子设备。目前项目开发的IGCT器件及装备产品已应用于多个新型电力系统工程。