考虑寄生参数影响的GaN HEMT开关特性分析模型

氮化镓高电子迁移率晶体管(GalliumNitridehigh electron mobility transistor,Ga N HEMT)自商业化以来一直被认为是一种极具潜力的功率半导体器件,与传统的Si基半导体晶体管相比,具有更快的开关速度和更低的导通电阻与开关损耗。但是,其高速开关过程对寄生参数非常敏感容易产生高频振荡等问题。为了评估GaNHEMT的开关特性,基于双脉冲测试电路,该文提出了一种基于GaN HEMT的开关特性分析模型,该模型考虑了寄生电感,非线性寄生电容与非线性跨导等因素的影响,并详细推导了开通与关断周期中每一阶段的建模过程及其等效电路。将基于分析模型计算得到的开关波形与实验测试结果和LTspice软件仿真结果进行对比,验证了此分析模型的准确性。最后基于该分析模型,研究了当栅极电阻,寄生电感和寄生电容等参数变化时对开关特性的影响,为实际应用中对GaN HEMT的开关特性改善提供有益的理论支撑。     

Cascode型GaN HEMT输出伏安特性及其在单相逆变器中的应用研究

近年来随着氮化镓器件制造工艺的迅速发展,氮化镓高电子迁移率晶体管(Ga N HEMT)已经开始应用在电力电子领域。高压共源共栅(Cascode)Ga N HEMT的出现使得Ga N器件可以在高压场合进行应用。本文首先研究了耗尽型Ga N HEMT及Cascode Ga N HEMT全范围输出伏安特性及其特点。结合Si MOSFET和耗尽型Ga N HEMT的特性,本文重点研究了Cascode Ga N HEMT的工作模态及其条件。最后,给出了500W基于600V Cascode Ga N HEMT单相全桥逆变器的实验验证。实验结果和仿真验证证明了理论分析的正确性。     

级联结构氮化镓功率器件及其在无线电能传输系统中的应用

为了进一步提升电能转换效率,介绍了一款基于650 V氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)的共栅共源级联(cascode)结构开关管及其在无线电能传输方面的应用。在GaN HEMT器件设计方面,通过仿真讨论了器件的场板设计对电容和电场的影响。所制造的cascode器件在650 V时漏电约为2μA,在源漏电压400 V时输入电容C_(iss)、输出电容C_(oss)和反向传输电容C_(rss)分别为1 500 pF、32 pF和12 pF,动态导通电阻升高约16%。基于该款cascode器件设计并展示了一款240～320 kHz、满载功率1 kW的无线充电样机,在200～1 000 W负载范围内效率明显高于Si器件,最高效率超过95%。     

GaN器件在高频谐振变换器上的应用研究

提高变换器开关频率能有效提高功率密度,但开关及驱动损耗也会相应增加。氮化镓(GaN)器件具有导通电阻低、寄生电容小等特点,更适合高频应用。这里研究增强型GaN高电子迁移率晶体管(eGaN HEMT)在高频Boost谐振变换器中的应用和实现,针对由寄生电感引起的驱动电压振荡,给出可抑制振荡驱动电阻的选取准则。10 MHz谐振变换器样机实验表明,按此准则设计的电路可正常、有效运行。相比于采用Si MOSFET,采用eGaN HEMT后变换器效率有所提高。     

GaN HEMT电力电子器件的关键技术

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)电力电子器件应用面临的挑战,从阈值电压回滞效应、电流崩塌效应和增强型的实现等进行讨论。在GaN表面沉积Si_3N_4前进行原位氮(N)等离子体处理,制备GaN金属绝缘体半导体(MIS)HEMT器件,阈值电压回滞270 mV,600 V关态电压,动态电阻上升18%。增强型器件研究方面,提出一种采用氢(H)钝化p-GaN技术制备增强型GaN HEMT器件的新方法,器件的阈值电压为1.75 V,饱和电流为188 mA/mm。     

基于桥式电路的氮化镓开关损耗测试

与传统硅基器件相比,氮化镓GaN(gallium nitride)功率器件具有更快的开关速度,更小的开关损耗并且无反向恢复损耗,这使得氮化镓器件在高频和高功率密度应用场合具有突出优势。高频工况下高精度测试方法是目前研究的热点,其中双脉冲测试DPT(double pulse test)电路是器件动态性能测量的常用方法。然而,该方法必须采用漏极电流探头进行采样,而同轴分流器电流探头极大地增加了回路寄生电感,这与氮化镓实际工况差距非常大,将影响开关特性和损耗测试的准确性。提出了一种适用于桥式氮化镓电路的新颖测试方法,该方法无需采用无感电阻即可测量氮化镓器件的开关损耗。搭建了基于氮化镓的降压变换器进行实验,验证了该方法的有效性。     

RC缓冲电路对GaN E-HEMTs开关电压振荡影响分析

相对于传统硅(Si)器件,氮化镓(GaN)功率器件有着更优越的性能,包括更高的开关频率和功率密度及更低的开关损耗等特点。由于高速的开关特性,器件的寄生电容与线路中的寄生电感会发生谐振,从而导致器件两端电压发生过冲和振荡的现象。此处利用一种双脉冲测试电路,对GaN器件的开关过程进行建模分析,设计合理的缓冲电路有效抑制电压过冲和振荡的问题。最后利用GS66504B GaN E-高电子迁移晶体管(HEMTs)评估板,对缓冲电路设计参数进行实验研究并修正,实验结果验证了缓冲电路方案的有效性。     

GaN器件高频精确测试及开关特性对比研究

对高频工况下氮化镓(GaN)器件的开关特性精确测量进行了研究,基于市面上两种不同类型的GaN器件,对其开关特性进行对比测试,分析高频工况下不同类型GaN器件的优势。首先,分析不同测量方式对电流测量波形的影响,选择适用于高频工况下的电流测量方式;其次,对高频驱动回路进行优化布局,减小寄生电感,使得开关特性测量结果更为精确;最后,基于双脉冲测试平台,分别对共源共栅(Cascode)型和单体增强(EMode)型两类GaN器件进行开关特性测试,明确各自特性优势和应用场合。     

基于增强型氮化镓器件的两级DC/DC变换器设计

设计了一台以增强型氮化镓(eGaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)为开关器件的450 W DC/DC模块电源。主功率电路采用同步整流Buck+软开关推挽的两级结构。针对eGaN HEMT应用中的驱动回路寄生电感的影响和驱动印制电路板(PCB)设计改善、开关管死区时间对软开关效果的影响和优化、eGaN HEMT主电路多层PCB布局等关键设计进行了介绍。最后,搭建八层板结构的样机,实测效率可达95%,证明了设计的合理性。     

六英寸Si基GaN功率电子材料及器件的制备与研究

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,具有优异的材料物理特性,更加适合于下一代电力电子系统对功率开关器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣工作温度的要求。为了兼容Si基CMOS工艺流程,以及考虑到大尺寸、低成本等优势,在Si衬底上进行GaN材料的异质外延及器件制备已经成为业界主要技术路线。详细介绍了在6英寸Si衬底上外延生长的AlGaN/GaN HEMT结构功率电子材料,以及基于6英寸CMOS产线制造Si基GaN功率MIS-HEMT和常关型Cascode GaN器件的相关成果。     

高稳定度频率合成高频信号发生器

文中提出使用全集成电路设计制作的具有高稳定度的高频锁相环频率合成信号发生器,其频率调节采用十进制,直观方便,可用作通用的高频信号发生器,也可方便地用作调频无线电广播发射机的高频信号源.     

大功率高频高压变压器的试验及故障分析

为分析一台大功率高频高压变压器的故障原因,搭建了试验平台并对该故障变压器和同等规格的无故障变压器进行了空载试验和波形录制;采用电流波形比较法对比分析了试验波形以总结其波形特点;根据变压器的绝缘结构提出了考虑寄生参数的等效电路并给出简化工作电路。研究表明空载电流大是由分布电容引起,而非气隙异常导致。通过电流波形比较,得出高压线包(层、匝)间绝缘击穿的故障结论,与拆卸观察结果相符合。     

高压大功率器件用高温栅偏测试装置研制

为准确评估硅IGBT和碳化硅MOSFET等高压大功率器件不同电应力及热应力条件下的栅极可靠性,研制了实时测量皮安级栅极漏电流的高温栅偏（high temperature gate bias,HTGB）测试装置。此外,该测试装置具备阈值电压在线监测功能,可以更好地监测被测器件的状态以进行可靠性评估和失效分析。为初步验证测试装置的各项功能和可靠性,运用该测试装置对商用IGBT器件在相同温度应力不同电应力条件下进行分组测试。初步测试结果表明老化初期漏电流逐渐降低,最终漏电流大小与电压应力有良好的正相关性,栅偏电压越大,漏电流越大。该测试装置实现了碳化硅MOSFET器件和硅IGBT器件对高温栅偏的测试需求且适用于各种类型的封装。     

高科技、高质量、高服务--访海信北京营销中心陈鹏经理

记者:陈经理,你好!首先请你给我们介绍一下海信北京营销中心以及海信品牌在北京的发展情况好吗?陈:好的。我们海信北京营销中心所辖的产品主要包括电视、空调、电脑这三大系列。从目前来看海信产品在北京家电市场上的销售情况还是不错的,据有关部     

大功率高压高频变压器模式和损耗分析

介绍了大功率、高压、高频变压器的特性及设计特点,并对其设计模式及损耗特性进行了分析。     

大容量高速开关装置的应用

根据部分电厂高压开关开断容量不足的情况,介绍了其替代产品大容量高速开关装置的原理、特点与实际应用情况,并介绍了各项参数选择的原则。     

基于高频交流链接技术的大功率高压直流电源

当前大功率直流电源普遍采用直流链接技术和无源功率因数校正方案,电网侧电流谐波较大、功率因数较低且尺寸较大。基于高频交流链接(HF AC link)技术的变换器具有优异的电网侧性能,且不需要大容量的直流储能环节和滤波电抗器,尤其是在大功率电源中有利于减小尺寸,结合串联谐振电路,还可以减小损耗,以满足移动平台对高功率密度、高效率的要求。采用状态平面图法分析了在三相激励条件下的串联谐振电路断续模式下的电流特性,并得到了精确的控制参数表达式,对串联谐振电路采用脉冲密度调制(PDM)的方式调节和稳定直流电源的输出。在对单脉冲电流特性分析基础上给出了基于电网相位进行前馈的控制策略,并构建了前馈和反馈控制相结合的控制系统并对其进行仿真和实验。实验结果与仿真结果一致,表明在负载电阻560Ω上产生28.6k W,即4k V的条件下,电压纹波低于1%,输入侧功率因数为1,各相电流总谐波含量低于5.5%。     

新型模块式高频高压大功率开关电源的设计——模块PF1000A-360和IPM-4M的应用

本文介绍由PF1000A-360型AC-DC功率变换模块和IPM-4M型全桥式DC-AC高频大功率变换模块组合设计的新型模块式高频(22～25kHz)高压(100～120V)大功率(1000W)开关电源。并阐明该开关电源的设计方法、工作原理及模块特点。     

倍加器型高频高压数字电源

为了精确控制不同的工作环境下静电除尘器的电压,讨论了传统静电除尘用低频高压电源与高频高压电源的区别,用PSpice软件仿真了静电除尘器用高频高压电源。分析了频率对倍加器输出电压的影响;利用仿真结果拟合出高压硅堆导通时间公式,可用于高压硅堆损耗计算及高压硅堆型号的选择;利用公式推导出负载对输出功率的影响。最后给出基于LabVIEW环境的倍加器型高频高压电源实验,验证其频率、输出的可控性;通过电压反馈控制,将杂散电容引起的不稳定频率上限从<5kHz提高到>10kHz,降低了电源所需高压电容的大小,降低了系统成本。     

高频高压谐振功率变换器工作模式的分析

本文介绍一种高频高压谐振功率变换器,利用高频升压变压器的寄生参数作为谐振元件,与外加谐振电容组成串并联谐振环节。采用断续谐振电流的工作方式,实现功率开关管的软开关。本文在分析电路的临界工作状态基础上,得出了临界负载电阻的表达式;当输出负载大于或小于临界负载电阻时,电路的工作模式顺序以及正反向谐振过程的时间均不一样,为系统的设计提供了理论依据。最后,本文设计了一台实验样机进行实验验证,并给出了实验结果。