纳米β-SiC薄膜过剩载流子衰减特性分析

利用微波吸收技术对Si衬底上微晶及纳米β-SiC薄膜的过剩载流子瞬态行为进行了分析.所用样品采用PECVD技术制备,微波吸收测量采用脉宽35 ps,波长355 nm脉冲激光.所测得的载流子浓度衰减分为快、慢2个过程,微波吸收瞬态特性满足双指数衰减规律.该结果表明,样品光生载流子衰减过程主要决定于2种陷阱作用,其中快过程与SiC薄膜中浅能级陷阱的载流子弛豫效应相关,而慢过程则是深能级陷阱的载流子弛豫行为占优势的结果.纳米碳化硅晶粒界面较高的缺陷态密度导致载流子俘获几率增加,非辐射复合几率减小,纳米β-SiC薄膜表现较长的载流子衰减时间.

一种二维的IGBT基区载流子分布模型

为了提高IGBT物理模型精度,本文通过分析IGBT内部工作机理,提出了一种基区载流子分布模型。该模型不仅考虑了载流子在基区的一维分布,同时也考虑了MOS末端的二维效应,同时提出了适当的边界条件,并采用向后差分法求解双极型输运方程。通过双脉冲测试电路实验,分别在纯电感负载和阻感负载条件下进行大功率和小功率验证。实验结果表明该模型仿真与实验结果拟合较好,本文提出的物理模型正确性得到验证。

半导体红外反射率的调制

重掺杂半导体的反射率在最小反射率附近随入射波长的改变有较大的变化，而半导体材料的最小反射率波长λｍｉｎ决定于自由载流子浓度，故掺杂引起的热平衡载流子浓度的变化和光注入、ｐ－ｎ结注入引起的过剩载流子浓度的变化都会导致半导体红外反射率谱的改变，这种变化在最小反射率波长附近非常大。当过剩载流子浓度达到热平衡载流子浓度的０．２倍时，半导体对波长为λｍｉｎ的红外光的反射率从３％变化到４５％。

辐射致折射率变化用于MeV级脉冲辐射探测的初步研究

MeV级脉冲辐射的高时间分辨测量是惯性约束核聚变诊断领域迫切需要解决的难题,国际上尚无成熟的解决方案.利用脉冲辐射对半导体折射率的超快调制效应,有望建立新的解决方案.为研究体材料半导体折射率对MeV级脉冲辐射的响应规律,分析了系统输出与入射辐射强度的对应关系,分析了基于半导体折射率变化测量MeV级脉冲辐射系统的时间分辨的影响因素.基于自由载流子折射率调制原理,建立了半导体材料在MeV级脉冲辐射作用下折射率调制测量系统,整个系统的时间分辨<1 ns.在最大能量为0.2 MeV的电子束和X射线束轰击下,本征GaAs折射率恢复时间约30 ns,比可见光激发下要长,分析其原因是高能激发下GaAs内部陷阱参与了载流子复合过程.X射线光子束轰击下,折射率建立时间比电子束轰击下长,光子沉积能量产生过剩载流子的时间过程可达到ns量级.基于建立的系统和分析方法,可对其他半导体在伽马脉冲辐射或电子束辐射作用下折射率变化开展系统的研究,为建立实际的可用于MeV级脉冲辐射测量的快响应探测系统奠定了基础.

一种改进的IGBT稳态解析模型

根据IGBT物理结构与基区过剩载流子的分布特点进行半导体物理公式推导,参考现有模型并对其不足之处进行改进,把整个基区分为多个区域并采用不同的边界条件分别求解连续性方程,提出了一种考虑了载流子二维分布的改进的稳态解析模型,较准确地反映了IGBT基区过剩载流子分布,得到了更为准确的V-I特性仿真结果,通过实验验证了该模型的准确性.

针对高压IGBT的改进瞬态模型

为准确表征绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的物理特性,在典型IGBT开关瞬态模型的基础上提出一种改进的高压IGBT瞬态模型。首先基于半导体物理理论,对典型IGBT开关瞬态的建模过程进行了简要分析和推导,并在此基础上针对高压IGBT的宽基区结构特点,考虑基区载流子复合过程对IGBT开关瞬态的影响,建立了一种改进的高压IGBT瞬态模型。最后将建立的模型在Saber仿真软件中实现,并在25℃和125℃工况下进行了双脉冲仿真,以一种3 300 V/1 200 A IGBT模块为例搭建测试电路,对改进的瞬态模型进行实验验证。实验结果表明：提出的改进模型将25℃下IGBT关断时间的误差由26.5%降低至1.5%,关断损耗的误差由60.93%降低至8.92%;该模型将125℃下IGBT关断时间的误差由14.5%降低到4%,关断损耗的误差由61.68%降低到11.35%。研究结果为IGBT的应用设计提供了更为准确的仿真模型。

一种基于集总电荷的大功率PIN二极管改进电路模型

提出了一种基于集总电荷建模方法的大功率PIN二极管改进电路模型。传统的集总电荷模型使用有效载流子寿命模型,未考虑载流子寿命和基区电荷浓度之间的关系,导致模型的仿真精度偏低。该文在研究传统PIN二极管集总电荷模型的基础上,首先分析了二极管基区载流子寿命随注入浓度和温度的变化规律,并提出了载流子寿命随浓度和温度变化的集总电荷模型。然后,基于提出的载流子寿命模型建立了改进的PIN二极管集总电荷电路模型,并加入模型物理参数的温度函数,实现了模型对不同温度下PIN二极管通态和瞬态特性的表征,并在PSPICE仿真平台中实现了该模型。最后,用1 700 V/1 000 A IGBT模块中反并联续流二极管对模型进行了实验,仿真和实验结果对比验证了该模型的准确性。

1.152 Mbps速率的红外通信驱动电路设计

红外通信由红外发射二极管(IRED)发射二进制信号进行数据传输.然而红外光传输速率为1.152 Mbps(IrDA规范的MIR速率)时,发射管“熄灭”延迟特性明显,即红外光在该速率发射时无法完全“熄灭”,其本质是IRED内部结电容的载流子无法快速释放,仍进行微弱的复合发光,导致IRED端电压一直处在较高电平波动,从而影响可靠接收.提出一种具有载流子清除的驱动电路,在发射管“熄灭”瞬间,将其接入一个接地回路,释放载流子,从而快速降低端电压.实验表明,在1.152 Mbps速率下采用本设计驱动电路可快速清除过剩载流子,并使端电压快速下降为零,下降时间仅约50 ns,上升时间仅约20 ns.同时实验表明接收电路可接收到较为规整的方波信号,进行可靠传输.

微电路pn结瞬态电离辐射响应二维数值模拟

用增强光电流模型对微电路 pn结瞬态电离辐射响应开展了数值模拟计算。该模型在Wirth-Rogers光电流模型的基础上 ,增加考虑了高注入对过剩载流子寿命的影响以及衬底 (准中性区 )电场的效应 ,这些效应对于高阻材料是不容忽视的。该模型对正确预估微电路

IGBT结构及其应用特点

IGBT具有不同的内部结构,不同的特性,因此也对应着不同的应用要求。本文将详细地介绍这些不同的结构,同时,论述这些结构的特性,增强对IGBT的认知感,从而正确的区别和选取不同结构的IGBT,满足实际应用的要求。