高功率半导体开关器件DSRD的研究进展

高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术及高功率半导体开关器件的概念,比较了一些常见开关器件与高功率半导体开关器件的差异,主要阐述了自20世纪80年代以来脉冲发生器中开关器件的发展过程,重点介绍了最重要的一种高功率半导体开关器件,即Si基漂移阶跃恢复二极管(DSRD)在国内外的发展历程及其在脉冲技术中的应用。随着新型半导体材料及半导体技术的发展,展望了未来DSRD的发展方向。

快速关断半导体开关工作特性及实验研究

介绍了快速关断半导体开关(DSRD)的工作原理,研究了开关内部的物理过程,分析了系统参数对开关输出特性的影响,研究发现:基区材料的击穿阈值越高、载流子饱和漂移速度越大输出电压上升速率越快;基区高的电场击穿阈值或低的掺杂浓度会增加器件关断时间和最大工作电压;考虑各参数的影响,基于高击穿阈值的DSRD是实现快脉冲输出的理想器件;缩短正向泵浦时间可有效抑制预脉冲,当正向泵浦时间小于200 ns时,输出脉冲波形基本不变;为了获得理想的脉冲前沿,反向电流应在达到峰值时完成对注入电荷的抽取。设计了单前级开关的DSRD泵浦电路,研制了基于DSRD的快脉冲产生系统,输出脉冲前沿约4 ns,电压约8 kV,电压上升速率约2 kV/ns,满足FID开关器件对触发电压的要求。

漂移阶跃恢复二极管研究进展

简单介绍了漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的物理特性以及工作机理。介绍了DSRD开关堆叠技术及两种典型电路,并分析其工作机理,且对比了多种半导体开关的参数。主要阐述了国内外漂移阶跃恢复二极管发展历程以及在脉冲功率技术中的应用。随着新材料的发展及新工艺、新结构的创新,展望了DSRD的发展方向。