基于漂移阶跃恢复二极管开关的脉冲源仿真计算

介绍了新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理和特性,总结了基于半导体开关器件的脉冲源的发展现状及应用。基于DSRD的等效模型,建立了其正反向泵浦电路的仿真模型,按照输出电压参数的要求,对主储能电感、初级储能电感的取值进行了仿真计算分析,并得到了主回路各元件参数的最优值。通过仿真分析了MOSFET漏源端寄生电容与限压并联电容对输出参数的影响,得到了限压并联电容最优值为0.2nF,通过计算与仿真得到隔直电容的最优值为100pF。研制了一款可连续输出的脉冲功率源,其重复频率为1 MHz,脉冲前沿等于680ps(20%~90%),电压幅值2kV,半高宽1.5ns。

新型阶梯变掺杂SiC漂移阶跃恢复二极管

漂移阶跃恢复二极管(DSRD)一般应用于超宽带脉冲信号源,可以将纳秒级高压脉冲换向负载,这对于输出脉冲的上升前沿有很高的要求。文章提出了一种具有基区变掺杂的新型宽禁带材料漂移阶跃恢复二极管,将传统的基区掺杂变为阶梯式的浓度分布,基区内形成由浓度差导致的内建电场,该内建电场在DSRD放电回路反向泵浦阶段调节载流子分布,并加速载流子抽取。利用Sentaurus TCAD进行了器件电路联合仿真。结果表明,在具有相同峰值的电压情况下,新结构器件的正向注入结束时空穴最大速度较传统结构提升了29%,电压上升率为19.7 kV/ns,较传统结构(15.8 kV/ns)提升了25%。新结构使反向泵浦阶段的时间降低,输出的电压脉冲前沿的上升率更大,且工艺流程只需调节外延时的气体剂量,工艺上可实现。