凹槽栅增强型GaN功率器件的开关特性研究

由于AlGaN/GaN异质结界面自发极化和压电极化产生的二维电子气,使器件处于常开状态,需要施加额外的负栅极电压将其关断。而增强型p-GaN栅结构的肖特基栅漏电大,极大地限制了器件的工作电压范围。本文基于原子层刻蚀及原子层沉积技术,在硅基衬底上制备出凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT功率器件,阈值电压为2.5 V,电流开关比>1010,衬底接地时击穿电压为760 V。基于Silvaco TCAD建立了电学输运模型,对器件的转移输出特性进行拟合,并提取模型参数。同时,基于器件-电路混合电路仿真器MixedMode建立双脉冲测试电路,首次评估了凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT器件的开关特性。当负载电流为12 A时,器件的导通上升时间为1 ns,关断下降时间为1.6 ns,处于现有文献报道的最低值。这些结果表明,凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT在功率器件领域具有广阔的应用前景。     

开关损耗与温升的PLECS仿真分析

借助仿真分析工具可验证理论分析的正确性,还能为实验研究过程提供有价值的经验。为培养知识全面型人才,电气工程专业学生应学会使用电磁热多域仿真软件,分析电力电子变换电路控制系统与功率器件的电、热特性。本文以双边LCC谐振网络无线输电系统中SiC功率MOSFET、逆导型开关（RC-IGBT）为例,基于热传导理论和连续网络热路模型（Cauer模型）,给出如何采用PLECS进行功率器件的热建模、损耗分析和温升计算。     

利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究

日益成熟的集成电路工艺与器件计算机辅助设计工具有助于缩短半导体工艺和器件的开发周期、降低开发成本,因而越来越被广泛应用。通过模拟软件Silvaco TCAD对工艺进行仿真,了解实际集成电路生产涉及的氧化、扩散、淀积、光刻、刻蚀、平坦化等一系列工艺过程;对器件的仿真,熟悉专业基础课程内容如器件的基本结构、材料的性能、载流子的浓度和工作电压等对器件各种性能的影响。并可以加深学生对课程理论的理解,同时提高学习兴趣,从而获得良好教学效果。     

4H-SiC光导开关性能的仿真研究

碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中对4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,仅能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。文章使用Silvaco TCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编的载流子迁移率接口程序,对4H-SiC光导开关的光学电学特性进行模拟仿真。单脉冲响应的仿真结果表明,器件在瞬态条件下的峰值光电流随光能的变化与文献中的实验数据相符合,表明所用模型和参数具有合理性。对影响单脉冲响应的主要因素,包括脉冲能量、脉冲宽度、碳化硅厚度,进行了计算和分析。同时,针对两种碳化硅厚度的器件,进行了多脉冲串响应的计算和分析。文章得到的结果和结论对碳化硅光导开关的进一步研究具有较好的参考价值。     

VDMOS功率器件开关特性研究

本文详细分析了线性负载ＶＤＭＯＳ功率器件的开关特性，得到了开关时间与栅输入电容及器件跨导、测试（工作）电流及电压的关系，并以方形原胞为例，指出了在设计和工艺上提高开关速度的途径。     

半导体功率器件开关特性测试仪

本文介绍一种实用的半导体功率器件开关特性测试仪，其最高测试电压为１ ０００Ｖ，最大测试电流为２．５Ａ７００Ｖ。     

SiGe HBT单粒子瞬态TCAD仿真研究

借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管(SiGeHBT)中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态(SET)效应展开了详细的研究.首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制.然后,通过对比重离子入射至器件不同位置时各电极的瞬态电流和感生电荷的收集情况,确定了集电极/衬底(CS)结及附近区域为SiGe HBT单粒子瞬态的敏感区域.结果表明相对于集电极和衬底的电荷收集,基极和发射极收集的电荷可忽略不计.此外,各电极的瞬态电流和电荷收集还具有明显的位置依赖性.上述结果可为SiGe HBT单粒子效应的抗辐射加固提供有力的指导依据.     

IGBT功率开关模块的发展及应用

文章首先概述了ＩＧＢＴ功率开关模块的发展动态，其次总结和比较了第二、第三以及第四代ＩＧＢＴ功率开关模块的各项技术性能参数，最后着重强调了ＩＧＢＴ的使用及使用中的几个关键性问题。     

一种采用智能功率开关的开关稳压电源

笔者用智能功率开关BTS412,试制了一种开关稳压器,其电路简单,价格便宜,易于调试,而且具有过流、过热、短路等保护。适合市电变化范围大的区域使用。一、智能功率开关简介智能功率开关是国际上近年发展起来的新颖功率器件。这里所用 BTS412器件,是西门子公司的产品。它具有以下特点:(1)在负载短路时,能快速切断电路,进行自我保护;(2)器件温升超过一规定值时,能立即切断电路,进行自我保护;(3)有单独引脚作故障输出     

SiC BMFET开关特性的仿真研究

研究了不同栅电流和负载类型的沟槽注入结构SiC BMFET的开关特性。仿真结果表明,栅区注入的少子集中分布在沟道区域,可以有效提升沟道区域的电导率,也有利于器件的快速开关。当栅电流为10 A/cm²时,器件的开态电阻比单极模式下降低了近30%,开关时间为1.76 μs。当负载含电感时,与单极模式相比,双极模式下的开关时间并未明显延长,但电流和电压过冲小得多。     

光控功率开关BMFET的特性分析与数值模拟

讨论了光驱动ＢＭＦＥＴ作为光控功率开关的工作原理，根据理论分析和计算机模拟讨论了器件结构参数和外加偏置电路与工作特性的关系，为器件优化设计提供依据。     

面向自动控制原理课程教学的仿真软件开发

“自动控制原理”课程内容抽象，教学难度大。为提高教学质量，开发了面向“自动控制原理”课程教学的仿真软件。基于Matlab GUI开发平台，通过编写算法实现了控制系统的时域、根轨迹和频率响应分析等典型功能，开发了典型工程控制案例“直流调速系统”，通过可视化界面帮助学生理解经典控制理论在实际工程中的应用。该仿真软件使复杂的理论教学变得简单、直观，极大提高了课堂教学效率与教学质量。     

基于TCAD的绝缘体上硅器件总剂量效应仿真技术研究

绝缘体上硅（Silicon-on-Insulator,SOI）器件的全介质隔离结构改善了其抗单粒子效应性能,但也使其对总剂量效应更加敏感.为了评估SOI器件的总剂量效应敏感性,本文提出了一种基于TCAD （Technology Computer Aided Design）的总剂量效应仿真技术.通过对SOI器件三维结构进行建模,利用TCAD内置的辐射模型开展瞬态仿真,模拟氧化层中辐射感应电荷的产生、输运和俘获过程,从而分别评估绝缘埋层（Buried Oxide,BOX）和浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation,STI）氧化层中辐射感应陷阱电荷对器件电学性能的影响.基于该仿真技术,本文分别研究了不同偏置、沟道长度、体区掺杂浓度以及STI形貌对SOI MOSFET器件总剂量辐射效应的影响.仿真结果表明高浓度的体区掺杂、较小的STI凹槽深度和更陡峭的STI侧壁将有助于改善SOI器件的抗总剂量效应性能.     

“功率变换器的计算机仿真”课程教学实践

＂功率变换器计算机仿真＂课程,不仅具有理论与实验教学的辅助作用,而且为毕业设计等综合应用及创新研究打下坚实的基础。开设本课程的目的在于使学生在理解计算机建模原理的基础上,掌握常用的仿真操作和分析方法,为综合应用系统的分析、设计及创新研究奠定基础。本文给出了实现上述目标的详细内容设置,并在教学实践中采取教师与学生同步操作的方式,取得了良好的教学效果。     

多元化体验式教学在高职CAD课程中的研究

为了改变高职学生学习动力不足问题,引导学生参与体验,把学生培养成为符合企业需求的技能型劳动者,文章以CAD课程教学为例,介绍了多元化的体验式教学模式,并从课堂教学的角度出发,总结归纳了课程设计、体验交流、教学评价等教学策略,为后续应用提供了一定的理论依据。     

仿真软件Multisim与PSpice在电路设计中的功能比较

目前,电子电路的分析与设计方法发生了重大变革,以电子计算机辅助分析与设计为基础的电子设计自动化技术EDA(Electronic Design Automation)已广泛用于集成电路与系统的设计之中。Multisim和PSpice是两个在国际上比较流行的电路仿真软件,通过他们在元器件、绘制原理图、仿真功能、对仿真分析结果处理方面的比较,使设计人员合理使用他们对电路进行仿真,达到事半功倍的效果。     

BJMOSFET温度特性分析及计算机模拟

对兼有双极型和场效应型两种器件特点的双极MOS场效应晶体管(BJMOSFET)的电流和阈值电压的温度特性进行了详细分析．推导出它们随温度变化率的解析表达式。建立BJMOSFET的直流小信号模拟分析等效电路和频率特性模拟分析等效电路,采用通用电路仿真软件PSpice9,对BJMOSFET的输出特性、瞬态特性和幅频特性随温度的变化进行了计算机模拟,得到了随温度变化的特性曲线,并且理论分析与计算机模拟取得了一致的结果。相对传统MOSFET,证明了BJMOSFET具有较好的温度特性。     

Modelling of electrostatic gate operations in the Kane solid state quantum computer

The nuclear spin quantum computer proposed by Kane [Nature 393 (1998) 133] exploits as a qubit array ³¹P dopants embedded within a silicon matrix. Single-qubit operations are controlled by the application of electrostatic potentials via a set of metallic ‘A’ gates, situated above the donors, on the silicon surface, that tune the resonance frequency of individual nuclear spins, and a globally applied RF magnetic field that flips spins at resonance. Coupling between qubits is controlled by the application of potentials via a set of ‘J’ gates, between the donors, that induce an electron-mediated coupling between nuclear spins. We report the results of the study of the electric field and potential profiles arising within the Kane device from typical gate operations. The extent to which a single nuclear spin can be tuned independently of its neighbours, by operation of an associated A-gate, is examined and key design parameters in the Kane architecture are addressed. Implications for current fabrication strategies involving the implantation of ³¹P atoms are discussed. Solution of the Poisson equation has been carried out by simulation using a TCAD modelling package (Integrated Systems Engineering AG).     

MATLAB语言在工程数学中的几种应用

在工程数学的教学中，往往需要利用几何图形来直观地说明概念的含义、概念间的关系等，同时应尽量避免简单而繁重的计算，从而有更多的时间来突出数学原理、方法和技巧等的教学。本文以提高工程数学的教学质量、进行教学改革为目的，充分利用计算机在作图和数值计算上的优势，结合工程数学和MATLAB语言的特点，以工程数学教学中遇到的几个具体问题为例，阐明了MATLAB语言在工程数学教学中的两种潜在应用。