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IGBT（Insulated-Gated Bipolar Transistor）自商业化以来,在电力电子系统中已得到广泛应用,尤其是中高功率设备,如变速电机控制,风力发电,新能源汽车等。作为自动控制和功率变换的关键部件,IGBT也始终朝着更高可靠性的方向发展,其中过流保护一直是IGBT应用中重点关注的问题之一。目前用于IGBT的具有较高精度的电流传感器多采用互感原理,存在体积大、价格高的问题。基于此,本文设计了集成电流采样功能的1200V/40A的平面型FS-IGBT,主要应用于集成度和可靠性更高的IGBT模块中。为降低IGBT的饱和压降,增加了CS（Carrier store）层结构。此外,本次设计还为IGBT提供了过流保护电路方案。本文首先阐述了IGBT的工作原理,分析并介绍了IGBT的安全工作区及当前用于IGBT的过流保护方法。其次结合工艺线具体工艺条件,制定兼容集成电流采样结构的FS-IGBT工艺流程,利用仿真软件分析并优化IGBT的工艺参数。包括仿真分析器件击穿电压与漂移区参数的关系,P型基区工艺与静态电学参数的关系,背部工艺与导通压降、关断特性的关系,以及元胞宽度和Poly间距对IGBT电学参数的影响。然后在所设计IGBT的基础上,分析了常规采样结构的采样电流偏离线性的原因,指出了影响采样电流线性度及采样电流过冲现象的电路参数和结构参数。分析并验证了:其一,降低采样电极电压,提高过流点电流设置可以提高采样电流线性度,缓解采样电流过冲现象;其二,具有隔离结构和高阈值电压的采样元胞,可以抑制采样电流过冲现象。接着,使用L-edit软件实现版图绘制。最后提出过流保护电路设计方案。所设计IGBT元胞的击穿电压BV和导通压降VCEsat分别为1420V和2.1V,阈值电压Vth为5.7V,采样元胞的击穿电压和导通压降分别为1441V和2.24V,阈值电压为6.8V。所设计IGBT短路时间超过10μs,短路电流为177A,在额定电流40A下VCEsat具有正温度系数。采样结构在开关时能够抑制采样电流过冲现象。当IGBT过流时间超过3μs或者发生短路时,保护电路实施保护行为。