半導(dǎo)體脈沖功率開關(guān)模型實驗研究與特性評價.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在微秒和亞微秒脈沖功率領(lǐng)域，半導(dǎo)體脈沖功率開關(guān)相對于傳統(tǒng)的火花隙等氣體開關(guān)優(yōu)勢明顯，具有短恢復(fù)時間、高可靠性、低損耗、高壽命等優(yōu)點。借助可控等離子層換流的思路設(shè)計的反向開關(guān)晶體管RSD（Reversely switched dynistor），其阻斷電壓可達幾kV，電流上升率耐量可達上百kA/μs，在開通過程中可實現(xiàn)器件的同步均勻?qū)āＭ瑫r傳統(tǒng)的半導(dǎo)體功率開關(guān)IGBT和某些晶閘管也可應(yīng)用于脈沖功率領(lǐng)域。
　　RSD是晶閘管單元和晶

2、體管單元交替排列的兩端器件，晶閘管和IGBT分別是從門極觸發(fā)的電流控制型和電壓控制型三端功率器件的代表。本文基于半導(dǎo)體載流子遷移率、載流子產(chǎn)生-復(fù)合、熱電耦合等基本物理模型和典型器件參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過有限差分法、牛頓迭代法、Runge-Kutta等數(shù)學(xué)方法建立RSD、晶閘管、IGBT三種器件的二維數(shù)值模型。
　　保證器件阻斷電壓約為1000V的前提下，研究優(yōu)化RSD、晶閘管、IGBT三種器件的基區(qū)寬度和摻雜濃度。研究三種器件的臨界

3、觸發(fā)特性，保證三種器件處于臨界觸發(fā)狀態(tài)時，分別在低電流密度和高電流密度條件下研究對比三種器件的開通特性和熱電耦合特性。結(jié)論表明 RSD同時具有相對較低的開通電壓和開通損耗，且這種優(yōu)勢在高電流密度下更加明顯。高電流密度，同等外電路條件下 RSD內(nèi)部的最大晶格溫度遠低于晶閘管和IGBT。
　　在IGBT和晶閘管直流應(yīng)用中性能指數(shù)FOM（Figure of merit）的基礎(chǔ)上，結(jié)合器件的應(yīng)用環(huán)境提出量化的半導(dǎo)體脈沖功率器件FOM解析公

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