半导体浪涌保护器基区参数探讨

讨论了半导体浪涌保护器件的基区宽度，着重分析了基区宽度与开通电压、静电电容、浪涌能力的关系，指出控制基区宽度，可有效地提高器件的浪涌能力，降低静电电容和开通电压     

中小功率单相全桥节能型谐振极逆变器

中小功率单相全桥逆变器常以金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为开关器件,为实现逆变器在高开关频率下的节能运行,本文提出了一种单相全桥节能型谐振极逆变器拓扑结构,其桥臂上分别并联相同的辅助谐振电路.桥臂上的主开关开通前,其并联的谐振电容的电压能周期性变为零,使主开关完成零电压软开通,可消除MOSFET的容性开通损耗,有利于逆变器的节能运行.本文分析了电路的工作模态,实验结果表明主开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率单相全桥逆变器具有参考价值.     

一种基于Pspice的IGBT模型

功率器件在开关过程中的电压尖峰、电流尖峰及开通时间、关断时间等问题是评估一款器件乃至电力系统装置可靠性的重要因素。文中从动态特性出发,研究了一种基于Pspice的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模型。以Trench-FS(Field-stop)型IGBT晶体管KWBW25N120S1E2为例,根据该器件的结构和工艺参数,得到了Pspice模型参数。双脉冲测试仿真结果表明,得到的该器件开通延时、上升和关断时间以及关断延时等动态参数与实测数据基本一致。最后,给出了该模型应用到实际焊机仿真结果与实测的比较,进一步验证了模型的合理性与可靠性。     

新型容性整流ZVZCS三电平直流变换器

提出一种新型零电压零电流(ZVZCS)飞跨电容型不对称PWM半桥三电平变换器,该变换器原边开关器件的电压应力为输入电压的一半;所有开关器件在较宽负载范围内实现软开关,其中超前管实现ZVS开通,ZCS关断;滞后管实现ZCS开通,ZVS关断,从而降低开关损耗;副边采用容性整流,在续流阶段将原边电流降至0,使得开关器件的电流分布更加均衡并减小飞跨电容的电流应力;与此同时,消除二极管反向恢复损耗。文中讨论了电路的结构、工作原理和基础特性,为证明理论正确性,搭建一台500W实验样机来验证。     

双极模式静电感应晶体管(BSIT)

一种具有常关型特性的新型功率器件已经研究成功了,该器件称为双极模式静电感应晶体管,器件阻断电压达600V,漏极电流1.5A,开通时间120ns,关断时间320ns。     

中小功率三相高频节能型谐振直流环节逆变器

为使中小功率三相逆变器实现在高开关频率下的节能运行,首次提出了一种新型三相谐振直流环节逆变器拓扑结构.设置在逆变器直流环节的辅助电路参与换流过程时,桥臂输入端的直流环节电压能周期性形成零电压状态,主开关和辅助开关都能完成零电压软切换.在高频金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为该逆变器的开关器件时,实现零电压软切换能消除MOSFET的容性开通损耗,有利于优化逆变器效率.文中分析了电路的工作流程.2.5kW样机上的实验结果表明开关器件都处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.     

具有单辅助开关的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单、控制方便、高效率、高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,其辅助谐振单元只有一个辅助开关器件,所以该逆变器控制相对简单,硬件成本低。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。     

采用深阱结构的耐压技术

讨论了基于深阱结构的提高器件击穿电压的技术。采用深阱结构的结终端技术，消除了平面工艺所产生的曲面结，从而使器件的击穿电压接近理想平行平面结的击穿电压。同时，该结终端技术还具有占用器件面积极小的优点；通过向阱中填充低介电常数的物质，深阱结构还能抑制工艺上的横向扩散，并能承受比硅材料更大的峰值电场。     

新型零电压零电流软开关逆变器的仿真研究

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当IGBT作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图。通过仿真结果验证该软开关逆变器的有效性。     

具有部分n埋层的高压SJ-LDMOS器件新结构

针对衬底辅助耗尽效应降低常规super junction LDMOS(SJ-LDMOS)击穿电压的不足,提出了一种新的具有部分n埋层的高压SJ-LDMOS器件结构.通过该部分n埋层,不仅补偿了由于衬底辅助效应所致的电荷不平衡现象,实现了高的击穿电压,而且该埋层在器件正向导通时为电流提供了辅助通道,减小了器件导通电阻.分析了器件结构参数和参杂对器件击穿电压和导通电阻的影响,结果表明文中所提出的新结构具有高的击穿电压、低的导通电阻以及较好的工艺容差等特性.此外,该结构与智能功率集成技术兼容.     

碳纳米管场发射显示器特性测试方法的研讨

通过低压化学气相沉积法在硅片上制作碳纳米管薄膜阴极,用真空荧光显示器的封装工艺,制备了碳纳米管场发射显示器样管。改变常用的驱动电源电压测试为器件电压测试,得到非常理想的伏安特性曲线和发光特性曲线。从测试结果分析可知,直接测量碳纳米管场发射显示器的器件电压和测试电源驱动电压所得结果是不同的,用后者代替前者不够合理。从电子场发射的角度看,实际的碳纳米管场发射伏安特性曲线应比测试的伏安曲线更陡。     

高压功率集成电路的混合模拟

提出了高压功率器件统一网络模型 ,并在 SPICE3和 PISCES2 B的基础上 ,利用两级牛顿迭代法 ,开发了高压功率集成电路的电路——器件混合模拟软件 .利用该软件对一个高压 LD-MOS开关电路进行了混合模拟 .通过该种模式的模拟 ,能直接分析器件参数对电路性能的影响 ,为高压功率集成电路的设计提供了方便 .     

高压BCD集成电路中高压功率器件的设计研究

高压功率集成电路的设计与制造因其具有的高技术难度而极具挑战性。所谓高压功率集成电路 (HV-PIC) ,是指将需承受高电压 (需达数百伏 )的特定功率晶体管和其它低压的控制电路部分兼容 ,制作在同一块 IC芯片上。文中以器件模拟软件 Medici为工具 ,用计算机仿真的方法 ,研究了高压 BCD电路中高压功率器件的设计问题 ,其中包括器件结构、掺杂浓度、结深等主要参数及其它一些技术因素对器件耐压的影响 ,并给出了相应物理意义上的分析。根据这一设计 ,在国内进行了一块高压功率 BCD集成电路的试制 ,经测试 ,耐压超过 660伏 ,输出功率 40 W,且电路的其它器件参数达到设计值 ,IC电路整体功能正常 ,所有参数达标     

Future navy application of wide bandgap power semiconductor devices

An assessment of future U.S. Navy electrical power requirements is presented to identify wide bandgap power device application opportunities, issues, and challenges. An emphasis is placed on blocking voltage and the potential of wide bandgap power semiconductor devices to enable higher voltage machines that can meet the U.S. Navy's future electrical power challenges. Estimates of the blocking voltage and power requirements are made for various power systems envisioned for future shipboard application. Blocking voltage estimates are made using a simplified stress level analysis to illustrate the basic concepts underlying power semiconductor device application in U.S. Navy shipboard systems.     

高压电网继电保护装置可靠性评估

继电保护装置是高压电力输送系统的主要构成部分之一,高压继电保护中电压传感器对继电设备检测数据稳定性,直接对高压电网继电保护装置的可靠性产生影响,本文对高压网继电保护系统装置可靠性评估研究主要从继电保护的主要技术要点和进一步加强继电保护措施进行分析.     

P波段3kW GaN功率器件的研制

介绍了一款高压高功率GaN功率器件及其匹配电路。基于国内高压GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的研究基础,选取了GaN HEMT芯片,确定了器件的总栅宽。根据GaN HEMT芯片阻抗,器件内部进行了LC谐振匹配设计,外部采用双边平衡同轴巴伦进行推挽匹配设计。散热方面通过改善封装管壳热沉材料提高热导率。最终成功研制出高压、3 kW的GaN功率器件,该器件在工作电压为60 V、工作频率为0.35~0.45 GHz、脉宽为300μs、占空比为10%条件下,频带内输出功率大于3 kW、功率增益大于16 dB、功率附加效率大于71%、抗负载失配能力不小于10∶1。     

基于0.18μm CMOS高压工艺的低压器件优化设计

产品设计时,是否能灵活应用低压器件与高压器件对一款成功的设计而言至关重要。设计一款多电源芯片,器件电压种类繁多,最高电源为±15 V,基于SMIC 0.18μm 40 V HV-LDMOS工艺,5 V低压器件版图采用优化设计,在±15 V电源下,在同一芯片上实现了电路的高低压转换,没有发生击穿漏电现象,并满足了各种器件的电特性指标,产品工作稳定、性能可靠,并且整体性能良好。     

硅LDMOS射频功率器件的发展历程与趋势

从芯片结构的变化以及可靠性的提升角度简述了LDMOS射频功率器件的发展历程及趋势,给出了LD-MOS的最新研制结果。现在LDMOS射频功率器件在向高工作电压、高输出功率、高可靠以及脉冲应用等方向发展。     

高频高压电源中倍压器的设计

倍压器作为高压电源的重要组成部分对于提高电源的性能具有特殊作用。分析了倍压器相关参数对电源性能的影响规律,用理论分析的方法设计了一种半臂式倍压器,并对其进行了实际测试。仿真与测试结果表明,倍压器参数优化对于电源性能具有显著影响,且实现了倍压器设计的优化。     

Bilayer PseudoSpin Field-Effect Transistor (BiSFET): A Proposed New Logic Device

We propose a new type of graphene-based transistor intended to allow lower voltage, lower power operation than possible with Complementary Metal–Oxide–Semiconductor (CMOS) Field-Effect Transistors. Increased energy efficiency is not only important for its own sake, but is also necessary to allow continued device scaling and the resulting increase in computational power in CMOS-like logic circuits. We describe the basic device structure and physics and predicted current–voltage characteristics. Advantages over CMOS in terms of lower voltage and power are discussed.