低压功率VDMOS的设计研究

本文对功率集成电路中耐压为60V,电流容量为2.5A的VDMOS进行了设计和仿真。在理论计算的基础上,分析了外延参数和单胞尺寸结构的设计优化方法。通过应用ISE TCAD器件仿真软件,得出了相关终端结构,进而完成了最终版图结构。     

VDMOS器件IGSS失效问题研究

IGSS是衡量VDMOS器件性能的一个重要参数,同时,影响VDMOS产品良率的各个参数中,IGSS也是一个难以解决的问题。本文从VDMOS器件结构及工艺入手,对IGSS参数失效原因做了较全面的分析,总结了VDMOS器件IGSS参数失效的因素及对应的工艺控制难点。以供VDMOS工作者以及相关技术人员参考。     

纵向BCD工艺的设计与功率集成技术研究

随着功率集成电路对高集成度、低功耗等要求不断提高,越来越多的功率模块被集成到一块半导体芯片上,由此BCD工艺应运而生。BCD工艺是一种采用单片集成技术,将双极晶体管Bipolar、互补金属氧化物半导体CMOS逻辑电路以及大功率的双扩散金属氧化物半导体DMOS器件集成在一块芯片上,提高了功率系统的性能。但是由于现有BCD工艺中所集成的功率器件的电极都是从芯片表面引出,导致芯片面积增加、引入更多的寄生效应,并使得高压互连和热设计等问题表现得较为突出。为了解决现有BCD工艺存在的问题,并结合功率集成器件研发需求,通过对纵向功率MOS器件工艺和集成电路工艺的分析与整合,提出了一种纵向BCD工艺,能够同时实现电路和各种纵向结构功率MOS并兼容横向LDMOS器件的一体化集成,既可以从芯片背面引出纵向结构功率MOS漏极,又可以保证集成后的电路和功率器件的良好电气特性。基于该工艺通过仿真优化设计的集成化功率器件导通电阻≤1.5 mΩ·mm2,击穿电压为90 V,兼容的LDMOS器件工作电压也同步达到90 V,最大工作电流为2 A。     

绝缘栅双极晶体管(IGBT)表面耐压结构仿真研究

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为新一代的功率半导体器件,高电压大电流是未来的发展趋势,研究人员一直都将器件的表面耐压作为研究的重点。本文采用ISE仿真软件对器件终端结构进行研究,分析了多环系统的表面电场、表面电势以及击穿特性。结果表明,高压IGBT终端必须采用多环系统,而且随着电压的进一步提高,环数也必须增加,以满足耐压的需要。     

提高梳状一维PSD性能的研究

梳状一维位置敏感探测器是一种高精度的位置敏感探测器 PSD(Position Sensi-tive Detector)。反向击穿电压是 PSD器件的关键性能参数之一 ,目前国内的此类产品普遍存在反向击穿电压较低。为了改善 PSD的技术性能 ,详细分析了梳状一维 PSD反向击穿电压低的原因 ,并提出了几条有效的改进措施     

提高梳状一维PSD性能的研究

梳状一维位置敏感探测器是一种高精度的位置敏感探测器PSD(Position Sensitive Detector).反向击穿电压是PSD器件的关键性能参数之一,目前国内的此类产品普遍存在反向击穿电压较低.为了改善PSD的技术性能,详细分析了梳状一维PSD反向击穿电压低的原因,并提出了几条有效的改进措施.     

提高梳状一维PSD性能的研究

梳状一维位置敏感探测器是一种高精度的位置敏感探测器PSD(Position Sensitive Detector).反向击穿电压是PSD器件的关键性能参数之一,目前国内的此类产品普遍存在反向击穿电压较低.为了改善PSD的技术性能,详细分析了梳状一维PSD反向击穿电压低的原因,并提出了几条有效的改进措施.     

SiC MOSFET在Buck变换器中的应用

第三代功率半导体器件碳化硅MOSFET具有开关速度快、宽禁带、低功耗、导通电阻小、工作频率高和工作温度高等优点,已成为高温、高压、高频等特殊场合的理想器件。该文设计了一种SiC MOSFET的驱动电路,利用软件PSpice仿真测试SiC MOSFET的开关特性,以及驱动电阻对SiC MOSFET的影响。搭建Buck实验电路,测试SiC MOSFET和Si IGBT两种功率器件不同占空比对应的负载电压,以及不同的输入电压和开关频率对应功率器件的壳温。实验结果表明SiC MOSFET比Si IGBT开关速度快、开关损耗小以及负载电压误差小。     

高效高频第三代半导体电力电子功率模块关键技术

本课题旨在研究GaN基电力电子器件封装关键技术,开发微纳米互连封装工艺技术,研究GaN功率器件倒装共晶焊关键技术,并应用高电压大功率GaN基功率器件的封装,设计开发GaN功率模块驱动芯片和电源控制器芯片,开发出高性能、小型化智能电源模块,满足电力电子技术、高速通信等领域的应用需求。     

分立型电压电流探头的原位标定

利用分立型电压、电流探头和数字示波器测量脉冲射频功率存在探头相位标定的问题,造成难以精确测量脉冲射频功率,特别是脉冲射频放电初始击穿段的功率。文中研究了影响探头相位标定的因素,获得了分立型电压、电流探头相位校正因子。经过比较,测量的脉冲射频功率与光电倍增管记录的放电辉光变化规律基本一致,证实了标定后的分立型电压、电流探头可以用于脉冲射频功率精确测量。     

重载磁悬浮轴承电控系统的研究

针对大型高速旋转机械中磁悬浮轴承电磁力小和响应(电流响应和电磁力响应)速度较慢等问题,采用了IGBT器件作为功率器件,研究了变换器的拓扑结构及其控制方法,设计制作了高电压大电流功率放大器和电压可调高频开关功率电源。将设计制作的功率放大器和开关功率电源,与实验室已有的传感器和数字控制器相结合,搭建了重载磁悬浮轴承电控系统,并将其应用于磁悬浮飞轮转子试验台进行了试验。试验及研究结果表明:重载磁悬浮轴承电控系统的最大输出电流为120 A,最大输出电压为450 V,大大提高了磁悬浮轴承的电磁力和响应速度,并且其能够保证飞轮转子在工作转速范围内稳定运行。     

一种放电管测试电路的电磁干扰分析及改进方法的探究

放电管是一种电路保护器件,当线路的电压达到或超过某一预定值时放电管导通放电,从而保护后续电路不受过高电压的冲击而损坏。在测试气体放电管时,当测试扫描电压达到或超过放电管的击穿电压时,放电管会通过管内的气体放电,从而产生大量高能电磁干扰脉冲,严重影响测试精度以及周围电子电器设备的正常工作。放电管击穿后放电并产生大量的电磁脉冲是放电管固有的物理特性,而且放电管的击穿电压越高,电流越大,这种电磁干扰越严重。本文的目的是定性分析电路电磁干扰,探究减小电磁干扰的方法,以提高电路的电磁兼容性。     

基于遗传算法模糊控制的光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究

针对光伏器件输出功率的非线性特性且工作环境变化频繁的特点,为了获得更好的最大功率点跟踪控制效果,对光伏电池功率电压曲线进行了分析,设计了一种基于遗传算法的模糊控制算法,解决了光伏器件特性在最大功率点两侧不同区间的差异问题,使系统能快速响应外界环境的变化,保证了系统的控制精度,光伏系统始终工作在最大功率点。通过仿真将模糊MPPT控制与基于遗传算法的模糊MPPT控制性能作了比较,结果表明控制性能良好。     

DX421系列硅双极模式静电感应晶体管(BSIT)

BSIT是一种新型功率开关器件,在国际上仅在日本有产品销售。 该器件在工作原理及结构设计上均有新的突破,因而该器件不仅具有场效应管工作频率高,输出功率大,无二次击穿,电流负温度系数等优点,而且具有双极管饱和压降小的特点,被誉为新一代的电力电子器件。 目前600V,1A,2A器件用于荧光灯电子     

步进电机驱动电路中的自激振荡

伺服和小功率步进电机的环形分配器常采用多个晶体管组成复合管进行功率放大。有时,这样的电路会产生自傲振荡,造成大功率管损坏。 如,曾经用 3 A X 31B、 3 AX 81B、 3 AD 18 D(J)组成功放级驱动 BF3～1.5/0.75～40 A小功率步进电机(额定电压75伏,额定电流8安),考虑到工件要求不高,电源电压取60伏,电流取7安。实践结果多次发现这个或那个大功率管 3 AD 18 D发热以至击穿(软击穿或永久击穿)。开始怀疑是大功率管耐压不够或不饱和,遂将电源电压降至40伏(电流不变),减小基极下偏流电阻,并加大推动电流使大功率管充分饱和。但此现象仍然…     

Si_3N_4—SiO_2对扩散硅力敏器件的保护及影响

本文介绍扩散硅力敏器件的芯片钝化及表面保护问题,叙述了用氧化硅—二氧化硅复合介质膜保护工艺及其对器件稳定性的影响。经用二氧化硅膜、氧化硅膜试验比较可知,采用氮化硅——二氧化硅复合介质膜,提高了击穿电压,减小了漏电流,效果显著,并对氮化硅工艺作了简要介绍。     

基于能量平衡思想的直流侧APF的分析与设计

直流侧APF电容电压反映了输出有功功率的变化,根据能量守恒原理提出了一种基于能量平衡的直流侧有源电力滤波器控制方法,省去了补偿电流参考指令的复杂计算,比传统的桥式逆变器组成的APF控制方法简单,节省功率开关器件.阐述了该方法的原理,分析设计了APF控制系统电流环、电压环控制器,并用MATLAB对该方法进行了动态仿真研究,进一步验证了谐波控制方法的正确性和有效性.     

用于脉冲放电碎石的高压开关放电研究

设计了三电极场畸变火花开关,开关实验气体选用N_2,电极形状采用球形及平球头形,电极材料采用黄铜,采用O型密封圈及螺栓紧固保证了开关严密性,实验测试不同气压条件下开关的击穿特性。结果表明,击穿电压随着气体压强的增大而增大;在气压相同的情况下,球隙越大,所需的击穿电压越大。     

一种结构优化的三相三线有源电力滤波器

针对典型设计的三相三线制有源电力滤波器功率器件单元与变压器散热互相干扰、功率器件单元散热效果不佳、装置可靠性低等缺点,提出了一种基于双独立散热风道设计、功率器件单元自配散热风机的结构设计方案,优化了柜内散热风道设计,提高了功率器件单元散热效率.仿真结果表明,该装置散热效果良好、可靠性高、安装维护便利,具有良好的工程推广应用价值.     

功率场效应管的雪崩测试浅谈

功率场效应管(MOSFET)由于于输入阻抗高,属电压型控制器件,可以直接与数字逻辑电路连接,且驱动电路简单,功耗小,开关速度快,而且开关功耗小,热稳定性好,不存在二次击穿,所以在开关电路中通常选用功率场效应管场,但由于电路中的感性负载的存在,MOSFET在关断瞬间,电路会产生很高的感生电动势,MOSFET会承受到很大电压的冲击,很容易把MOSFET冲击损伤,严重的MOSFET会烧毁短路,为了剔除这些扛冲击能力比较差的MOSFET管,功率MOSFET管就非常有必要进行雪崩测试,模拟这种开关状态下感生电动势的冲击,但实际生产过程中由于雪崩测试的复杂性,经常会出现误判情况,通过介绍几种常见雪崩误判现象以及原因分析,对应解决方法,从而达到既保证产品质量,又提高产品合格率。