GaN MOSFET高效谐振驱动电路设计及损耗分析

为了解决GaN MOSFET门极驱动的高损耗问题,对比分析了传统驱动和谐振门极驱动电路,提出一种新型谐振门极驱动电路,通过建立数学模型、LTspice仿真分析以及实验验证所提出门极驱动电路的正确性.其基本原理为利用谐振原理在开关管关断过程中通过L将存储在C中的能量反馈到电源中,使能量得到有效利用,从而减小功率损耗.结果表明:GaN MOSFET开通和关断的时间分别为12 ns和16 ns,能够实现开关管的快速开断;新型谐振驱动电路的门极损耗比传统GaN MOSFET驱动电路的损耗减小了55.56%,比普通谐振驱动电路的门极损耗减小了35.66%.     

C波段GaN HEMT功率放大器设计

该文介绍了一款应用于38 GHz的大功率超宽带功率放大器。电路设计中采用了键合线连接裸片与微带电路,并对该部分单独进行电磁场仿真。采用渐变微带线的方法实现了宽带匹配,通过HFSS与ADS的联合仿真优化设计,完成了大功率宽频带的功率放大器设计和仿真过程,仿真结果表明在频率38 GHz范围内增益（8．5＆#177;1） dB,1 dB压缩点输出功率为48 dBm最大饱和功率为49．5 dBm。     

AlGaN/GaN HEMT研制及特性分析

以蓝宝石为衬底研制出栅长1μm AlGaN/GaN HEMT．在室温下,测试该器件显示出良好的输出特性和肖特基伏安特性,最大跨导160mS/mm,栅压1V下饱和电流720mA/mm,击穿电压大于50V．分析了几个关键工艺对器件特性的影响,指出较大的欧姆接触电阻(3.19Ω·mm)限制了器件性能进一步提高,需提高肖特基接触的势垒高度．     

P-GaN栅结构GaN基HEMT器件研究进展

增强型氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)是高频高功率器件与开关器件领域的研究热点,P-GaN栅技术因具备制备工艺简单、可控且工艺重复性好等优势而成为目前最常用且唯一实现商用的GaN基增强型器件制备方法。首先,概述了当前制约P-GaN栅结构GaN基HEMT器件发展的首要问题,从器件结构与器件制备工艺这2个角度,综述了其性能优化举措方面的最新研究进展。然后,通过对研究进展的分析,总结了当前研究工作面临的挑战以及解决方法。最后,对未来的发展前景、发展方向进行了展望。     

GaN HEMT外延材料欧姆接触的研究

研究了Ti/Al/Ni/Au多层金属与GaNHEMT结构外延片的欧姆接触,发现接触特性与金属蒸发后的退火温度密切相关.在氮气氛中880℃条件下快速热退火30s,获得了为6.94×10-7·cm2的比接触电阻.光学显微镜观察表明,在这个条件下退火后金属层具有良好的表面形貌.     

AlGaN/GaN HEMT热形貌分布特性仿真

该文从泊松方程、连续性方程和晶格热方程出发,采用商用TCAD软件建立A1GaN/GaNHEMT器件二维模型.针对自加热效应,在不同的直流偏置电压下,对AlGaN/GaN HEMT器件进行了二维数值分析,获得相应的热形貌分布.     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中印制电路板(PCB)和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,将关断过程分为4个阶段,对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开关波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中PCB和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,关断过程分为4个阶段对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开通、关断过程波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

具有场板结构GaN HEMT电场分布解析模型

基于具有场板结构GaN HEMT器件物理和基本器件方程,导出了器件加场板前后表面电场分布和峰值电场解析模型。当场板长度LFP与绝缘层厚度tox最优时,GaN HEMT栅极边缘电场峰值可降低至未加场板时的22%;若保持峰值电场恒定,则其漏端电压可由没有场板时的50 V提高到加场板后的225 V,增幅高出4倍。该解析模型所导出的电场分布与国外新近发表的源于器件方程和经验公式的模拟和实验结果基本吻合,为GaN HEMT器件场板设计提供了理论依据。     

基于GaN HEMT的双向DC-DC变换器系统损耗分析

为减小氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的全桥双向DC-DC变换器(DAB)系统损耗模型与实际运行损耗所存在的偏差,考虑GaN HEMT中寄生参数对DAB系统动态开关过程的影响,建立了精细化DAB系统损耗模型;在单移相控制(SPS)工作模式下,分析了GaN HEMT的开关损耗、通态损耗、隔离变压器以及电感损耗,给出了不同工作阶段GaN HEMT的通态损耗、变压器的铜损耗和铁损耗的计算方法;搭建了DAB系统损耗模型仿真系统。实验结果表明:所建立的精细化损耗模型较实验损耗仅差约0.71%,可用于系统实际损耗的分析。     

车床数控系统和驱动电路设计

以实例说明了车床的数控系统和其相配套的驱动电路的组成及工作原理,介绍了GMS90C32新型单片机作CPU的特点,阐述了集成块在驱动电路的应用。     

AlGaN/GaN HEMT在N2中高温退火研究

通过N2气氛中对蓝宝石衬底AlGaN／GaN HEMT在200～600℃退火1min和5min的多批实验,研究了在不同温度和时间退火冷却后器件直流参数的变化．对器件欧姆接触和肖特基接触在高温退火前后的特性进行了对比分析．确定出了最有利于高电子迁移率晶体管特性提高的退火温度为500℃．退火时间为5min．该条件退火后高电子迁移率晶体管最大跨导提高8．9%．肖特基栅反向漏电流减小2个数量级．阈值电压绝对值减小．退火后肖特基势垒高度提高．在减小栅泄漏电流的同时对沟道电子也有耗尽作用．这是饱和电流和阈值电压变化的主要原因．采用扫描电子显微镜观察肖特基退火后的形貌，500℃未发现明显变化．600℃有起泡现象．     

步进电机H桥驱动电路设计

设计一种步进电机驱动电路,使加到电机绕组上的电流信号前后沿较陡,降低了开关损耗,改善了电机的高频特性,同时具有多种保护功能.实验证明,该驱动电路简单、可靠并具有优良的驱动性能.     

电力半导体功率器件驱动电路设计

本文详细介绍了现代较为流行的电力半导体功率器件的驱动电路设计的主要原则及一些典型电路。     

GTR的驱动与保护电路设计

主要讨论了变频器中大功率器件GTR开关频率可靠性的提高。介绍的驱动电路能最大限度地缩短GTR的关断时间，这样一方面提高了SPWM波调制频率，使得变频器输出电压更接近于正弦波，减少了电机损耗、噪音，增大了电机出力；另一方面又将为GTR的保护赢得时间，从而较好地解决了GTR通用变频器中存在的基本问题。     

电力半导体功率器件驱动电路设计

本文详细介绍了现代较为流行的电力半导体功率器件的驱动电路设计的主要原则及一些典型电路。     

三值BiCMOS通用驱动电路设计

根据BiCMOS电路的工作特点，提出三值BiCMOS电路的一般结构.应用传输电压开关理论，从开关级设计PNP NPN NPN型三值BiCMOS通用驱动电路，并运用此电路设计三值BiCMOS反相器电路.测量和模拟结果表明，所设计的电路具有理想的逻辑功能，电路结构简单，功耗小.该通用驱动电路结构可以应用于任何三值BiCMOS电路的设计中，设计方法简单可行.采用相同的设计思路还可以实现其他NPN和PNP组合的通用驱动电路，进而实现任意三值BiCMOS电路的设计.     

多数字数码管显示驱动电路设计

多数字数码管理显示驱动电路设计是应用一些大规模集成芯片INTEL8279、CD4511等完成控制任务，使得电路结构紧凑、成本低，编程简单，最多可实现32位数码的显示电路，它可满足大部分显示控制场合，值得推广。