带有肖特基漏极和场板结构的反向阻断垂直MOSFET研究

提出了一种采用肖特基漏极(SD)与场板相结合、实现硅基垂直MOSFET器件反向阻断应用的技术。基于该技术,采用二维仿真提出并研究了两种新型垂直MOSFET器件,即带有垂直场板(VFP)的SD-VFP-MOS器件和带有倾斜场板(SFP)的SD-SFP-MOS器件。相比采用肖特基漏极的MOSFET(SD-MOS)和采用超结和肖特基漏极的MOSFET(SD-SJ-MOS),所提出的SD-VFP-MOS,尤其是SD-SFP-MOS,反向击穿电压有显著提高,且几乎不影响导通特性。开展了器件的开态电流密度、关态电势分布、关态电流密度和电场分布分析,揭示了VFP和SFP提高器件反向阻断能力的内在机理。详细讨论了场板结构参数对器件反向击穿电压和场板效率的影响,研究结果对于SD-VFP-MOS和SD-SFP-MOS的设计具有重要意义。

带反向阻断型IGBT的交流控制器

根据文献中的调查，目前美国国内有三分之一的能量消耗于驱动器上。大量的小功率的驱动器被直接接于交流母线上。比如文献中的转矩为M～W2的风扇直接接在母线上时，这意味着无论是否需要，它都将一直在满功率运转。控制交流电机的交流输入将可以节省可观的能量。因为这样可以调节电机的工作点使其满足实际的工作需要。

一种新型反向阻断IGBT的特性及应用

正在研究一种具有反向阻断能力新型的IGBT，在许多电路中都可以应用，例如：电流源逆变器，可以传递热量的谐振桥臂或矩阵变换器中的双向开关电路。本文介绍了该单集成芯片的工艺及其在正常工作条件下的工作特性。

考虑反向关断特性的晶闸管数字建模方法

常用电磁暂态仿真软件提供的晶闸管模型忽略了晶闸管的反向关断特性,导致晶闸管换流器的换相失败仿真不精准。为提高对晶闸管阀的仿真准确性,建立了考虑过零点电流变化率、正向电流峰值和结温作用下晶闸管关断特征参数反向恢复电流峰值、反向恢复电荷和关断时间的影响关系;提出了相关影响因素在器件建模中的表征方法,建立包括晶闸管反向阻断恢复过程和正向阻断恢复过程在内的晶闸管自定义数字仿真模型,并构建了考虑器件关断特性的换流器精细化电磁暂态模型。晶闸管模型仿真结果同实际测试值对比,反向恢复电流峰值的仿真误差不超过5%,关断时间的仿真误差小于4%,提出的数字仿真模型能较精确反映晶闸管的关断过程;换流器仿真模型能更准确地反映高压直流系统换相失败特征。

MMC-HVDC混合阻断拓扑直流故障抑制

如何处理直流侧短路故障是电压源换流器型直流输电面临的一个技术难题。首先根据模块化多电平换流器的直流故障抑制机理对改进型子模块拓扑特点进行总结概括,针对其存在问题设计了额外功率损耗为零的反向阻断型半桥子模块拓扑及其构成混合子模块拓扑。然后根据回路电压方程研究混合子模块拓扑直流故障抑制特性,分析了子模块内电容电压平衡问题,设计了系统自励启动策略。最后在PSCAD/EMTDC中搭建模型,对混合拓扑启动流程及直流故障抑制特性进行了仿真证明。

SiC肖特基势垒二极管的反向特性

在n型4H-SiC衬底上的n型同质外延层的Si面制备了纵向肖特基势垒二极管(SBD),研究了场板、场限环及其复合结构等不同终端截止结构对于反向阻断电压与反向泄漏电流的影响。场板(FP)结构有利于提高反向阻断电压,减小反向泄漏电流。当场板长度从5μm变化到25μm,反向阻断电压随着场板长度的增加而增加。SiO2厚度对于反向阻断电压有重要的影响,当厚度为0.5μm,即大约为外延层厚度的1/20时,可以得到较大的反向阻断电压。当场限环的离子注入区域宽度从10μm变化到70μm,反向阻断电压也随之增加。FLR和FP复合结构对于改善反向阻断电压以及反向泄漏电流都有作用,同时反向阻断电压对于场板长度不再敏感。采用复合结构,在10μA反向泄漏电流下最高阻断电压达到1 300V。讨论了离子注入剂量对于反向阻断电压的影响,注入离子剂量和反向电压的关系表明SBD结构不同于传统PIN结构的要求。当采用大约为150%理想剂量的注入剂量时才可达到最高的反向阻断电压而不是其他报道的75%理想剂量,此时的注入剂量远高于PIN结构器件所需的注入剂量。

基于电荷耦合效应的超级结JBS二极管的仿真分析

为提升现代单极型功率二极管的性能,进一步突破“硅极限”,通过加大传统JBS二极管中P+区结深,引入超级结结构以减薄芯片厚度,缓解传统单极型器件通态压降与反向阻断电压之间的矛盾,提高单位面积器件的导通电流密度。使用数值方法分析了超级结JBS二极管中P柱区浓度、N柱区宽度和N柱区浓度对正向导通特性以及反向阻断特性的影响,应用电场耦合效应理论分析了超级结JBS二极管的正向导通和反向阻断机理,设计了一款300 V的超级结JBS二极管。

二维电场分布对JBS二极管阻断特性影响的仿真分析

为改善肖特基整流器的阻断特性,将PN结引入到肖特基结构中形成JBS结构,从PN结相关参数入手研究其对JBS整流器阻断特性的影响。利用Silvaco TCAD仿真软件对不同P^+区相对宽度和不同PN结结深的JBS整流器进行仿真分析,主要关注其横向电场分布、肖特基管中心处的纵向电场分布以及每一种情况的阻断特性。仿真结果揭示了肖特基表面电场强度在P^+区到中心处之间的分布规律。通过增加P^+区宽度和PN结结深,实现对肖特基中心最大电场强度的位置调移,从而提高器件的阻断特性。

逆阻型绝缘栅双极晶体管研究进展

逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)是一种新型的IGBT器件,它是将IGBT元胞结构与耐高压的二极管元胞结构集成到同一个芯片上。RB-IGBT相比于传统的IGBT串联一个二极管的模式,具有总通态压降低、成本低、总功耗低和电路结构简单等诸多优点。自从被提出以来,RB-IGBT在结构设计和加工工艺方面不断得到改进,其性能不断提升,使得RB-IGBT拥有更为广阔的应用前景。综述了RB-IGBT的发展历程和双向耐压原理,重点阐述了不断改进的RB-IGBT结构和国际上采用的加工工艺。针对热预算、工艺难度和工艺成本等,分析了不同工艺技术的优缺点,重点探讨了工艺的实现方式。对RB-IGBT的发展趋势进行了分析和预测,认为混合隔离技术和漂移区的改进将是下一代RB-IGBT的发展方向。

一种新型渐变掺杂理想欧姆接触SiGeC/Si功率二极管(英文)

将新器件结构与新型半导体材料相结合,提出了一种新型的n-区三层渐变掺杂理想欧姆接触型p+(SiGeC)-n--n+异质结功率二极管,并对n-区的杂质分布梯度进行了优化.基于MEDICI,给出了该结构的关键物理参数模型,并在此基础上对新结构的设计思路和工作原理进行了全面分析.结果表明,与常规理想欧姆接触结构相比,该新结构在保持快而软反向恢复特性的前提下,反向阻断电压增加了近一倍,而且正向通态特性也有所改善,很好地实现了功率二极管中Qs-Vf-Ir三者的良好折中.

基于RB-IGBT的三电平永磁同步电机驱动

三电平拓扑具有输出电流谐波小,变换效率高等优点,在新能源领域得到广泛运用。使用基于反向阻断绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)的新型三电平拓扑结构,设计了永磁同步电机(PMSM)驱动,开发了驱动器软件,研究了驱动器控制方法,并且进行了样机实验。实验表明所搭建的样机运行良好,实现了电网电流输出电流总谐波畸变率(THD)小于5%,整机转换效率大于95%。

自关断器件控制的电容器无功动态补偿装置

为了满足就地随机补偿的要求,提出一种自关断器件控制的电容器(SDCC)无功动态补偿装置。对调整电容器电压的无功功率动态补偿电路原理进行了论述,采用反向阻断器件组成开关电路,由开关电路调整补偿电容器的充放电电压,实现用电容器对负载无功功率补偿的动态控制。用实例对调整电容器电压无功功率动态补偿电路中的工作原理、工作过程和主要器件参数的选择进行了分析和阐述。经样机验证SDCC无功动态补偿装置可满足就地随机补偿的要求。

MPS二极管特性折衷的研究

在开关电源或逆变电路中,快速软恢复二极管得到大量的使用。传统的PIN二极管存在着大反向恢复峰值电流和硬恢复特性的问题,因此具有低阳极注入的二极管结构被提出,例如PN结和肖特基接触相结合的混合PIN肖特基二极管MPS。以1200V MPS二极管为例,对其正向导通特性、反向阻断特性和反向恢复特性进行了研究。通过对MPS二极管的元胞面积和肖特基区面积的优化,实现了MPS二极管的正向导通电压和反向恢复存储电荷良好的折衷,与肖特基二极管相比,MPS二极管兼有较小的反向漏电流。通过对MPS二极管结构参数进行优化,使其具有更好的快速软恢复特性。

高原水电站励磁系统整流回路过电压解决方法

介绍了大型发电机励磁系统可控硅整流回路产生换相尖峰过电压的原因,以及吸收过电压的方法。对如何适应高海拔地区运行,降低过电压倍数,保证设备绝缘不受损坏,推导了理论计算公式和设备选型计算,在投产的设备上做了实践检验,证明设计方法合理。

超级结JBS二极管特性的仿真分析

为实现反向阻断特性和正向导通压降的折衷优化、提高单极型二极管功率,通过增加结型势垒控制肖特基二极管P柱区域结深,在JBS二极管中引入超级结结构。以300V耐压超级结JBS二极管为例分析其工作原理并建立模型,使用Silvaco软件对其反向阻断特性、正向导通特性、反向恢复特性进行仿真。通过仿真得出的反向阻断特性分析超级结结构对二极管器件中二维电场分布的影响,并结合仿真,阐述JBS二极管的结构及工作特色,论证其相比于肖特基二极管、JBS二极管的优势所在,为新型功率二极管的设计提供参考思路。

高炉除尘系统控制优化与事故处理

安钢炼铁厂4000级高炉在除尘设备运行之始,针对高炉上不同工种粉尘的特性,在生产设备、安全控制和环保等方面作了大量的准备工作,确保除尘系统的正常运行,促进了高炉区域生态环境的进一步美化提高。采用了先进的二极管矩阵脉冲控制系统,对除尘系统改造起到了关键作用。

A Novel Approach to Practical Matrix Converter Motor Drive System With Reverse Blocking IGBT(To continue)

B. Virtual Inverter Control) As shown in Fig. 3, the virtual inverter controller is similar to the conventional one. Note that the controller has a dc-link voltage compensation because the virtual dc-link voltage contains the ripple component, as explained above. The dc-link voltage is obtained by the relation between the instantaneous power of the ac and dc sides. The dc-link voltage can be expressed

基于RB-IGBT的T型三电平逆变器研究

T型三电平逆变器近年来成为研究热点,RB-IGBT是一种具有反向阻断能力的新型功率半导体器件,两者结合可以简化电路开关器件,提高系统效率,本文对基于RB-IGBT的T型三电平逆变器进行了研究和并网实验,发现该电路具有良好的静态和动态特性.