S波段中功率栅控行波管放大器

介绍了Ｓ波段中功率栅控行波管放大器的技术特征和实现方法，对全固态栅控调制器电路进行了分析，同时还说明了在设计该放大器过程中必须严格注意的保护电路设计等问题。文章给出已经实现并经长期试验稳定可靠的该放大器的数据和波形，并对该种体制放大器的相位噪声进行了分析研究，使得放大器设计更趋完善。

功率集成电路TID加固环栅器件研究现状综述

总结了标准工艺下功率集成电路中总剂量辐射(TID)加固环栅MOS器件与环栅功率器件的研究现状,归纳了不同结构形态的环栅器件的性能优劣,推荐8字形环栅MOS器件、华夫饼功率器件及回字形LDMOS器件结构用于功率集成电路的TID加固设计。同时,阐述了现有环栅MOS器件等效W/L的建模情况,提出保角变换是环栅MOS器件等效W/L精确建模的重要方法,最后还给出了环栅器件建库的基本流程。

1200V功率MOS栅驱动集成电路的设计

文章在国内首次设计并研制出1200V功率MOS栅驱动集成电路。该电路最高偏置电压(Voffset(max))为1200V,最大输出峰值电流为1A,最高工作频率100kHz,温度范围-55～125°C,可同时驱动系统中用于三相图腾柱式输出的高低端功率器件,是SPIC的一种典型电路。

12 GHz GaAs/InGaAs异质结双栅功率场效应晶体管

报道了GaAs／InGaAs异质结双杨功率场效应晶体管的设计考虑、器件结构和制作，讨论了所采用的一些关键工艺，给出了器件性能。在12GHz下，最大输出功率≥130mW，增益≥12dB，功率附加效率≥30％。

一种快速准确的大功率IGBT建模方法

高压大功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的准确建模对IGBT应用中的损耗计算、机理分析、骚扰特性预测有重要意义。基区载流子分布计算是IGBT建模的核心内容,对于计及不同注入条件下大功率IGBT载流子分布计算,现有模型存在计算量大或精度低等缺点。文中首先研究大功率IGBT工作过程中基区载流子的分布特性,然后,以准静态和非准静态条件下基区载流子分布的差异性为突破口提出一种快速、准确、适用于大功率IGBT的建模方法。依据器件内基区耗尽层的边界是处于栅极区域附近还是越过栅极区域,该方法将IGBT工作状态分为两部分,并分别基于准静态假设和非准静态假设对两部分建模。由此可在不失精度的情况下避免载流子二维分布计算,有效地减小在计及不同注入条件下的计算量。最后,通过与现有方法和试验对比,验证所提方法在精度和计算速度方面的优势。

绝缘栅型功率开关器件栅极驱动主动控制技术综述

近10年来,绝缘栅型功率开关器件的栅极驱动主动控制技术因其对开关瞬态过程可控性高、无需对主电路进行改动的优势,在高压大容量电力电子应用场合得到越来越多的关注。首先介绍了主动栅极驱动电路的基本结构与电路实现,总结了现有栅极驱动主动控制技术的研究现状。在此基础上,从控制策略的设计、控制稳定性的分析、控制参数自适应调整能力、多功能集成以及宽禁带器件的主动控制方法等方面对当前的热点问题进行分析阐释。最后,围绕该技术有待研究的问题进行了讨论,并对其发展趋势做出展望。

离子推力器小功率正高压屏栅电源研究

为了设计一种适用于小功率离子推力器的小功率正高压屏栅电源,提出了一种前级降压斩波电路后级全桥LLC谐振及全波倍压整流的两级式拓扑结构。在该主电路的基础上,设计了控制电路,并开展了试验研究。试验结果表明:设计的正高压屏栅电源在输入电压42V、输出负载12.52kΩ时,输出电压和输出功率分别为1050V,88W,且输出电压误差范围控制在2%以内,屏栅电源效率为90.44%。对于输出正负极高压短路、瞬时加减载具有自恢复功能。研究证明了该两级式拓扑结构的可行性,从而提供了一种小功率正高压屏栅电源的设计方法,对小功率离子推力器的发展具有推动作用。

基于双极工艺的高速MOSFET栅驱动电路

基于2μm双极工艺设计了全新的高速功率栅驱动电路,并内置了死区时间控制电路,该电路可以防止驱动器内部电源接地形成短路而烧毁器件。工作电压范围为5~35 V,传输上升延迟时间不大于25 ns,下降延迟时间不大于32 ns,上升、下降建立时间不超过12 ns,工作电流不超过45 mA。

IGBT功率模块状态监测技术研究现状

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块键合引线脱落和焊料层疲劳两种主要的失效形式,分析了各自的失效机理。从IGBT功率模块失效发生部位的角度出发,即按照基于封装失效的状态监测技术和基于芯片失效的状态监测技术的分类方法,综述了国内外IGBT状态监测技术,总结了两种主要失效形式的外部特征参量的变化,认为IGBT状态监测技术是进行故障预测及诊断、提高IGBT功率模块可靠性、减少经济损失的重要方法。对各种监测方法的优缺点及可行性进行了分析,探讨了其进一步的发展方向,对如何准确获取状态参量、如何提高状态监测技术的准确性等关键问题进行了展望。

AlN/Cu钎焊接头残余应力的数值模拟研究

氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力载荷、冷却速度以及钎料厚度对接头残余应力的影响规律。结果表明,在所研究的范围内,AlN/Cu钎焊接头中最大轴向应力均出现在AlN陶瓷棱边靠近钎料金属层处,最大剪切应力则出现在靠近外侧边的AlN陶瓷与钎料金属层界面处。压力载荷降低、冷却速度加快和钎料层厚度增加均会增大最大轴向应力和剪切应力,但应力分布较为一致。本研究可为大功率IGBT覆Cu AlN陶瓷基板的高可靠性封装提供理论指导。

大功率IGBT模块结温提取研究

为了提高大功率功率变换器的可靠性,需要对大功率绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)模块进行温度监测,到目前为止,对高压IGBT的研究较少。搭建了双脉冲实验平台,对4.5 kV、1.2 kA IGBT模块开关瞬态时的热敏感电参数进行了测量,并对每个参数是否适用于在线结温提取以及预期成本进行了讨论。结果表明,大多数参数除温度外还受负载电流和母线电压的影响,最合适的结温提取参数是准阈值电压和开通时集电极电流变化率,它们都可以通过IGBT的寄生电感来获取。

PSM发射机帘栅模块故障分析与解决方法的探讨

主要根据PSM发射机运行中两个帘栅模块工作时,其中有一个经常因外电的波动而引起停止工作的现象;本文重点介绍其帘栅模块的工作原理及其常见故障的分析和解决办法,进一步提高其稳定运行,保障发射机的安全稳定运行。

自举高端驱动浮动地负过冲闭锁问题

高压栅极驱动集成电路的实现中都设计有一定的开关噪声耐量,然而,由于结构上不是完全电隔离的,对噪声自然敏感,用于驱动感性负载时,开关换流期在高端浮动地上产生的过负压会使芯片闭锁,导致芯片高端驱动输出失常,甚至电路毁坏,就过负压产生原因、闭锁机理及在驱动集成电路的高端浮动地与桥输出之间加入电阻网络等电路级抑制措施进行了详细分析和介绍。

单路LDMOS实现的高压电平位移电路及其应用

提出了一种HVIC中高端浮动电路的新的实现方式,该方式采用单路LDMOS,实现了高压电平位移的功能。分析了该方式的电路结构和工作原理,以此为基础,设计了功率MOS栅驱动集成电路。在主要电学指标相近的情况下,与目前常用电路相比,版图面积减小了约20%。采用6μm CMOS-LDMOS工艺,通过Hspice进行仿真验证,证明该方式正确可行。

高压放电速断装置的研制

串补工程中密封间隙等设备的放电电压准确性至关重要。为了确保试品多次试验的放电环境基本相同,要求每次试验放电的时间力求最短。该文给出了变压器和谐振升压器2种高压放电试验装置的原理以及改进方案,通过检测主回路电流大小判断间隙是否被击穿,由单片机发出相应控制信号,采用IGBT等开关器件控制试验电压的通断,保证了试品每次试验只进行一次放电,介绍了保护电路的原理,给出了试验波形,证明了此高压放电速断装置的可行性。

SGT MOSFET的研究与进展

介绍了SGT MOSFET的研究历史和结构演进,对SGT MOSFET发展过程中出现的各种新结构的结构特点和电学特性做了简要阐述;简要说明了SGT MOSFET在改善器件反向耐压BV和比导通电阻Rsp以及UIS和BV稳定性方面的研究进展;同时列举了SGT MOSFET的一些最新研究成果和需要解决的问题,以及今后的研究发展重点。

新型IGBT驱动模块6SD312EI的应用研究

介绍了一种新型高性能、高电压集成型三相六通道IGBT驱动模块6SD312EI。该模块以专用SCALE芯片组为基础,与Econopack+IGBT模块匹配使用,具有准确可靠的驱动功能和灵活可调的过流保护功能。文中给出了该模块与同类产品2SD315AI-33相比的显著性能特点,介绍了该模块基于DSP的超导磁体无功补偿和谐波治理中的应用情况,讨论了实际应用中的一些注意事项。实验结果证明,该模块性能好,能快速输出IGBT的PWM驱动信号。

燃气轮机发电机组静止变频启动装置研究

近年来我国进口了数十套燃燃气轮机发电机组,它们利用发电机及相应的变频启动装置启动。而变频启动装置由于采用可控硅(SCR)整流再逆变原理,其输出电压电流波形差,致使输出效率低、力矩小;另外,谐波分量大,不能满足国家相关标准要求。为此,利用绝缘栅双极型功率晶体管(IGBT)器件替代可控硅元件设计了一种新技术装置。结果表明,后者输出的谐波非常理想,性能指标远远超过前者,可全面满足国家相关标准。