基于栅极限流的SiC MOSFET栅电荷测试方案

SiC MOSFET是一种高性能的电力电子器件,其开通/关断过程中积累/释放的栅电荷Q_(g)对MOSFET的开关速度、功率损耗等参数有重要影响。通常采用在栅极设置恒流源驱动,对时间进行积分的方法来测量Q_(g)。为了降低驱动复杂度,提高测试结果精度和可视性,基于双脉冲测试平台的感性负载回路,改用耗尽型MOSFET限制栅极电流实现恒流充电,对SiC MOSFET进行测试。同时利用反馈电阻将较小的栅极电流信号转换为较大的电压信号。实验结果表明:在误差允许范围(±5%)内该测试方案能较为准确地测得SiC MOSFET的Q_(g),测试结果符合器件规格书曲线。

GaN器件阈值电压漂移特性的研究

氮化镓(GaN)器件的阈值电压V_(TH)漂移是栅极可靠性问题之一,但常用的栅极电压扫描测试方法复杂,应力长期作用下的VTH漂移特性尚不明确。文中基于恒流注入法测量V_(TH),设计测量所需的mA级恒流源,使用微处理器采集数据,设计输出幅值可调的驱动电路用于GaN器件栅极加速老化;研究温度和不同类型的栅极电压应力长时间作用时V_(TH)的漂移特性。结果表明:随着器件温度的升高,V_(TH)仅表现出正向漂移,温度由25℃增加至125℃,增量为100℃引起的漂移量可达0.22 V;恒压应力下,V_(TH)的漂移方向与应力幅值V_(G_Stress)有关,3 V≤V_(G_Stress)<5 V时,V_(TH)正漂移,5 V≤V_(G_Stress)≤7 V时,V_(TH)负漂移,V_(G_Stress)=7 V时漂移量达到-0.39 V;动态应力下,V_(TH)仅表现出负漂移,较低频率f的应力引起的漂移更为显著,f=100 kHz时的漂移量达到-0.4 V。GaN器件V_(TH)漂移现象显著,因此有必要通过优化芯片设计与制造工艺等手段抑制V_(TH)漂移,提高GaN功率器件栅极可靠性。

SiC MOSFET栅极电容提取实验方法及影响因素研究

SiC MOSFET与Si MOSFET由于和IGBT具有很好的兼容性发展尤其迅速,但又因缺乏栅极电容CGS和COX参数提取的有效手段,影响了其性能评价、模型仿真以及应用水平的提高。该文在分析Si C MOSFET典型的电阻负载电路基础上,针对其导通过程中栅极电流变化会带来栅极电容CGS和COX计算上的困难,提出增加恒流源电路维持Si C MOSFET导通过程栅极驱动电流恒定,从而只需简单计算便可提取栅极电容CGS和COX参数的实验方法。针对某一型号具体器件进行了参数提取实验,所得到的结果与datasheet的结果较吻合,验证了该方法的有效性;另外,不同负载、环境温度对采用文中方法得到的栅极电容CGS和COX结果影响较小,而不同直流电压对栅极电容CGS结果影响较大,较高直流电压下参数提取的结果较稳定。

非晶硅TFT栅界面层氮化硅薄膜性能的研究

采用傅里叶变换红外光谱仪、椭偏仪和YAF-5000M等测试仪器,对薄膜晶体栅界面层的键结构及含量、光学性能、物理性能以及晶体管导电性能进行分析研究。重点讨论了键含量与薄膜禁带宽度和介电常数的关系。结果表明:提高栅界面层N-H键含量(或减少Si-H键含量)能提高光禁带宽度和相对介电常数。栅界面层能改善非晶氮化硅薄膜和非晶硅薄膜的界面性能,提高薄膜晶体管的稳定性和场效应迁移率。

具有恒压限流和恒流限压功能的DC-DC变换器

介绍了一种具有恒压限流和恒流限压功能的大功率ＤＣＤＣ变换器，分析了控制电路的工作原理，并给出了实现电路。实验表明，系统运行可靠，动态性能良好。

一种用于低频漏磁检测的交流恒流激励源

提出了一种基于电流闭环反馈控制和线性大功率放大器的恒流源设计方案。该系统采用增量型PID控制算法,以输出电流采样值为反馈量形成闭环反馈控制,通过动态调节幅度控制单元输出电压,实现对输出电流的闭环调节。选用线性大功率放大器,并采用双运放差分放大方式设计了功率放大单元,有效提升了输出电压幅度和线性度。采用最小二乘法修正了输出电流,恒流源输出精度获得了提升。利用所研制恒流源开展了低频漏磁检测实验研究。实验结果表明:该恒流源输出稳定,调节精度高,线性度好,以其作为低频交流漏磁检测激励源,有效避免了因激励信号频率、提离值发生变化和线圈自身发热等因素所造成的激励电流改变,保证了激励磁场的稳定,可有效提高低频漏磁检测精度和稳定性。

复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET研究

通过对硅膜中最低电位点电位的修正,得到复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET亚阈值电流模型以及阈值电压模型。利用MEDICI软件,针对薄膜双栅MOSFET,对四种复合型栅氧化层结构DIDG MOSFET(Dual insulator double gate MOSFET)进行了仿真。通过仿真可知:在复合型结构中,随着介电常数差值的增大,薄膜双栅器件的短沟道效应和热载流子效应得到更有效的抑制,同时击穿特性也得到改善。此外在亚阈值区中,亚阈值斜率也可以通过栅氧化层设计进行优化,复合型结构器件的亚阈值斜率更小,性能更优越。

基于FPGA步进电机细分驱动器的设计

设计了一种基于FPGA的步进电机细分驱动控制器,采用FPGA作为控制单元,功率驱动电路采用了光耦隔离器HCPL2630与驱动器IR2110,以及VMOS功率场效应晶体管IRF530器件构成了H桥式驱动电路。在Altium Designer 6.9环境下完成了系统硬件电路原理图设计。软件设计方面,在Quartus II软件开发环境下,采用Verilog硬件描述语言实现了基于FPGA步进电机细分驱动系统软件的总体设计,设计完成了地址发生模块、ROM模块、数据变换模块、PWM调制模块以及数字变向模块,并对各自功能模块进行了功能仿真,验证了各功能模块的正确性。

CPT原子钟垂直腔面发射激光器驱动电路设计

设计了一种输出电流范围在0~2 mA,用于驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)的恒流源电路。电路设计采用负反馈原理,可输出一个稳定的电压,该电压经过电压电流转化为恒定电流。为使输出电流更加稳定,在电路中加入现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP4CE10F17C8组成控制电路。芯片通过采集负反馈的输出与预定值比较,得到误差量反馈到负反馈模块,调整负反馈电路的输入电压,从而使电路输出实现长期稳定。最后对电路输出性能进行测试,测试结果表明电流的纹波系数为0.01,电流稳定度为±0.02 mA。在驱动电流为1.2 mA、激光器工作温度为60℃时,用波长计测试激光器输出波长为795 nm,同时测得的吸收谱线也表明激光器输出波长在795 nm附近。因此,该恒流源电路可用于驱动VCSEL输出稳定波长。

基于FPGA的步进电机电流优化控制策略

针对一般步进电机在进行高精密控制时存在的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机电流优化控制策略.利用异步触发器对脉冲宽度调制(PWM)信号进行恒频斩波,从而降低功率器件的开关频率以及减小地线信号的耦合干扰;同时采用电流的快、慢混合衰减模式,保证步进电机在高速运行时的快速响应以及在低速运行较低的电流纹波.最后在某型号高精密微型操作仪上进行实际测试,实验结果满足各项指标要求,且运行精度高、噪声低.该方法不仅适用于高精密控制也可应用于多轴伺服系统的控制,并且便于扩展与移植.

薄栅氧化层中陷阱电荷密度的测量方法

提出了一种测量陷阱电荷密度的实验方法 ,该方法根据电荷陷落的动态平衡方程 ,利用恒流应力前后MOS电容高频C V曲线结合恒流应力下栅电压的变化曲线求解陷阱电荷密度及位置等物理量 .给出了陷阱电荷密度的解析表达式和相关参数的提取方法和结果 .