半導(dǎo)體脈沖功率開(kāi)關(guān)模型實(shí)驗(yàn)研究與特性評(píng)價(jià).pdf

1、在微秒和亞微秒脈沖功率領(lǐng)域，半導(dǎo)體脈沖功率開(kāi)關(guān)相對(duì)于傳統(tǒng)的火花隙等氣體開(kāi)關(guān)優(yōu)勢(shì)明顯，具有短恢復(fù)時(shí)間、高可靠性、低損耗、高壽命等優(yōu)點(diǎn)。借助可控等離子層換流的思路設(shè)計(jì)的反向開(kāi)關(guān)晶體管RSD（Reversely switched dynistor），其阻斷電壓可達(dá)幾kV，電流上升率耐量可達(dá)上百kA/μs，在開(kāi)通過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)器件的同步均勻?qū)?。同時(shí)傳統(tǒng)的半導(dǎo)體功率開(kāi)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(guò)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?jī)?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(shí)，分別在低電流密度和高電流密度條件下研究對(duì)比三種器件的開(kāi)通特性和熱電耦合特性。結(jié)論表明 RSD同時(shí)具有相對(duì)較低的開(kāi)通電壓和開(kāi)通損耗，且這種優(yōu)勢(shì)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(yuǎn)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