低导通电阻沟槽栅极LIGBT的模拟研究

横向绝缘栅双极晶体管(LIGBT)采用少数载流子的注入来降低导通电阻,完成了5μm外延层上普通LIGBT(C-LIGBT)、3μm外延层上的Trench Gate LIGBT(TG-LIGBT)设计及仿真.研究了利用沟槽结构改善LIGBT的正向特性和利用RESURF技术改善TG-LIGBT的反向特性.通过Silvaco TCAD软件验证了了击穿电压大于500 V的两种结构LIGBT设计,实现了导通压降为1.0 V,薄外延层上小元胞尺寸,且有低导通电阻、大饱和电流的TG-LIGBT器件.     

沟槽栅功率MOSFET导通电阻的模拟研究

为了进一步降低沟槽栅功率MOS器件的导通电阻,提出了一种改进的trench MOSFET结构.借助成熟的器件仿真方法,详细分析了外延层杂质掺杂对器件导通电阻和击穿电压的影响,通过对常规trench MOSFET和这种改进的结构进行仿真和比较,得出了击穿电压和导通电阻折中效果较好的一组器件参数.模拟结果表明,在击穿电压基本相当的情况下,新结构的导通电阻较之于常规结构降低了18.8%.     

600V槽栅IGBT优良性能的机理分析

槽栅结构对功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的影响主要是n-漂移区的电导调制而不是对沟道电阻的改善,为了论证这一问题,采用仿真工具Sentaurus TCAD,针对600 V的Trench IGBT和Planar IGBT两种结构的阻断特性、导通特性和开关特性等进行仿真分析,重点研究了2种结构在导通态时n-漂移区和沟道区各自所占的通态压降的比例以及n-漂移区内的过剩载流子数量.结果表明:2种结构的沟道区压降所占比例较小且相差很少,槽栅结构的n-漂移区内载流子数量远超平面栅结构,电导调制效果更好,即槽栅结构主要是对n-漂移区的电导调制的改善.同时研究了2种IGBT结构的Eoff-VCE(on)折中曲线,发现槽栅IGBT具有更低的通态压降和关断损耗.     

一种适用于臭氧发生器的变频电源的设计与分析

提出了一种主电路采用IGBT全桥结构，驱动电路采用M57962L模块，利用单片机控制技术的高频逆变电源的设计方法，同时对电路的工作原理作了分析与仿真，该电源系统为小型化和智能化臭氧发生器电源的研究提供了基础。     

高速SOI-LIGBT的数值分析

研制出He离子注入局域寿命控制SOI横向绝缘栅双极晶体管(SOI-LIGBT),有效地提高了器件的关断速度,且与集成电路工艺相兼容。数值模拟表明,该器件的tf~VF折衷关系优于采用非局域寿命控制的器件,在相同关断速度下其正向压降可降低0.6~1.4 V,避免了阳极短路结构的正向快速返回现象。     

漂移区均匀掺杂SOILIGBT通态电阻模型

在研究影响绝缘层上硅横向绝缘栅双极晶体管通态电阻物理机制的基础上,将通态电阻分解为沟道电阻、漂移区电阻和缓冲层电阻.计算沟道电阻考虑了沟道两侧耗尽层扩展对沟道电阻的影响.计算漂移区电阻时,将漂移区按载流子的分布分为3个部分,然后分别进行求解.然后综合得到SOI LIGBT通态电阻的近似模型,并讨论了影响SOI LIGBT通态电阻特性的主要因素,最后根据讨论结果提出改善措施.     

基于IGBT全桥式逆变焊机主电路的设计与仿真

设计了一种以FB-ZVS-PWM的IGBT全桥逆变的工作方式为逆变电源主电路拓扑结构的逆变焊机主电路,其结构由输入整流滤波电路、逆变器和输出整流电路3部分构成。分析了主电路的工作原理,设置了元器件的参数,并在此基础之上进行了MATLAB仿真实验。在理论基础之上,设计了原型机,并进行实验。仿真实验结果和原型机实验结果均证明了所提出的电路设计的合理性和可行性。     

IGBT平面高压终端结构的研究

耐压是IGBT的一个重要参数，所以其高压终端结构的研究一直受到人们的重视。针对常规采用的场限制保护环法和场板法高压终端结构的缺陷，本文提出了场板混合终端结构。此结构结合了场限制环和场板的各自优点，可使得击穿电压对环间距、氧化层厚度及氧化层电荷的敏感程度大大降低，从而简化了工艺的复杂性，并可获得最佳的耐压效果。本文首先对场板混合终端结构的优化设计进行了解析研究，提出了一套完整的设计理论，然后通过实验验证了此理论的正确性。     

一种适用于臭氧发生器的变频电源的设计与分析

提出了一种主电路采用IGBT全桥结构,驱动电路采用M57962L模块,利用单片机控制技术的高频逆变电源的设计方法,同时对电路的工作原理作了分析与仿真,该电源系统为小型化和智能化臭氧发生器电源的研究提供了基础.     

具有高频高压大电流优值的超结集电区SiGe HBT

为了在兼顾特征频率( fT )和电流增益(β)的情况下有效提高器件的击穿电压( BVCBO/BVCEO ),利用SILVACO TCAD建立了npn型超结集电区SiGe异质结双极晶体管( heterojunction bipolar transistor,HBT)的器件模型.研究表明：通过在集电结空间电荷区( collector-base space charge region,CB SCR)内引入p型超结层可有效降低“死区”内的电场强度,使较高的电场强度转移至“死区”外较深的CB SCR内,进而在几乎不增加CB SCR宽度的情况下抑制碰撞电离,达到提高击穿电压、改善fT和β的目的.随着p型超结层厚度( dp )的增加,击穿电压BVCBO和BVCEO的改善也越明显.但dp值需优化,较大的dp值将引发Kirk效应,大幅降低器件的fT和β.进一步通过优化p型超结层的dp值,设计出一款dp为0.2μm且具有高频高压大电流优值( fT ×BVCEO ×β)的新型超结集电区SiGe HBT.结果表明：与传统SiGe HBT相比,新器件的fT ×BVCEO ×β优值改善高达35.5%,有效拓展了功率SiGe HBT的高压大电流工作范围.     

一种低噪声GaAs HBT VCO的设计与实现

为了降低双极型工艺中二极管对相位噪声的影响,实现了一种工作在K波段的全集成差分压控振荡器．该振荡器基于砷化镓异质结双极晶体管工艺来实现,电路采用改进的π形反馈网络来提高振荡回路的品质因数,降低了压控振荡器的相位噪声,并补偿了电路本身存在的180°相位偏移．芯片的频率变化范围为23.123GHz到23.851GHz,最大输出功率为-1.68dBm; 整个电路由-6V的电源供电,直流功耗为72mW,控制电压为-3V时相位噪声为-103.12dBc／Hz@1MHz,芯片面积为0.49mm²．文中采用的电路结构能够降低双极型工艺中二极管对压控振荡器相位噪声的影响,在不牺牲压控振荡器调谐宽度的情况下可实现低的相位噪声．     

SOI基SiGe HBT高频功率性能改善技术

为了兼顾高电流增益β和发射极开路集电结的高击穿电压V_CBO与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压V_CEO, 有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor, BCPT)的高压大电流处理能力, 利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型。考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度, 首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响。分析表明, BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数, 当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时, 由于减小了金属-半导体接触的功函数差, 降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度, 从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度, 减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率, 因此, 达到改善击穿电压V_CBO和V_CEO的目的。然而, 集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应, 增大基区复合, 降低β。为此, 进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT, 通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压, 调制发射区和基区有效载流子浓度, 达到提高发射结注入效率、增大β的目的。结果表明: 与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比, 该器件的峰值电流增益改善了21.69%, 击穿电压V_CBO和V_CEO分别改善了12.78%和56.41%, 从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围。

     

宽输入快速启动的高精度电压基准电路设计

采用BCD(bipolar CMOS DMOS)工艺,设计了一款不需调节且可快速启动的高精度电压基准电路．利用齐纳二极管的稳压特性,构成TTL_BUFFER缓冲电路,使基准电路的输入电压变化范围在1V左右,从而提高电压基准精度．运用MOS器件的自偏特性,迅速给电压基准提供一个偏置,完成了整个电路的快速启动．该电路与基准电路结合后,当输入电压在6.3～14V的范围内时,其基准电压摆动小于2mV;启动时间为20μs左右．与同类电路相比,该电压基准输出摆动缩小了60％,启动时间缩短了40％．     

Grey Relational Analysis Coupled with Principal Component Analysis Method For Optimization Design of Novel Crash Box Structure

Crashworthiness and lightweight optimization design of the crash box are studied in this paper. For the initial model, a physical test was performed to verify the model. Then, a parametric model using mesh morphing technology is used to optimize and decrease the maximum collision force (MCF) and increase specific energy absorption (SEA) while ensure mass is not increased. Because MCF and SEA are two conflicting objectives, grey relational analysis (GRA) and principal component analysis (PCA) are employed for design optimization of the crash box. Furthermore, multi-objective analysis can convert to a single objective using the grey relational grade (GRG) simultaneously, hence, the proposed method can obtain the optimal combination of design parameters for the crash box. It can be concluded that the proposed method decreases the MCF and weight to 16.7% and 29.4% respectively, while increasing SEA to 16.4%. Meanwhile, the proposed method in comparison to the conventional NSGA-Ⅱ method, reduces the time cost by 103%. Hence, the proposed method can be properly applied to the optimization of the crash box.     

基于遗传算法的组合优化方法在整体式冲压发动机导弹一体化设计中的应用

应用标准遗传算法进行了整体式冲压发动机导弹的优化设计，根据优化结果分析了标准遗传算法的计算特性。并将其与局部搜索性能良好的算法——复合形法进行结合，提出一种基于遗传算法的组合优化方法。计算结果表明，改进后的方法明显地提高计算效率，改善优化结果。     

超音速引射器的优化设计

将CFD分析与优化构架相结合,建立了一个能够快速优化在不同工况下引射器构型设计的工具。首先对引射器构型进行参数化研究,确定需要优化的设计变量。然后用多目标排列遗传算法建立了包含建立和验证点的最优拉丁超立方体,其设计点的响应均由CFD计算分析得到。接着用移动最小二乘近似法建立工作流体和卷吸流体流率的描述模型。最后用遗传算法和顺序二次规划法对一系列的引射器设计进行优化,得到其全局最优值。通过使用这个优化方法,让不同适用范围的引射器设计得到了最优Pareto前沿,即其对应的最优化设计。