MOS控制的晶闸管简介

本文简要介绍了ＭＯＳ控制的晶闸管（ＭＣＴ）结构及优点，较详细地介绍了Ｐ－ＭＣＴ的特点，同时对ＭＣＴ的发展作了一些探讨。     

ESD作用下晶闸管dV/dt触发导通规律研究

针对电磁脉冲作用下晶闸管（silicon controlled rectifier,SCR）意外导通事故频发的问题,选择静电放电（electrostatic discharge,ESD）作为典型电磁脉冲源,对比分析了小电流SCR的ESD敏感度特性,确定了ESD作用下SCR的失效模式为门极电压作用失效、阴阳极断路.采用理论和试验相结合的方法得出了SCR意外导通的开启时间仅与阳极电压和器件本身特性有关的结论,并进一步通过方波电磁脉冲注入的对比试验,揭示了ESD作用下SCR因dV/dt触发导通的开启时间只与ESD注入电压有关:注入电压越高,开启时间越短.     

基于导通延迟补偿的并联MOS栅控晶闸管均流方法研究

阴极短路MOS栅控晶闸管(Cathodic Short MOS-Controlled Thyristor,CS-MCT)在电容型脉冲功率系统中应用广泛,但面临电流极限的问题,尤其是在大电容高电压条件下,这就需要解决MCT器件并联均流的问题.进行理论和仿真分析栅驱动电阻对并联均流的影响,并采用导通延迟补偿法对器件均流进行...     

金属氧化物半导体控制晶闸管的di/dt优化

金属氧化物半导体控制晶闸管(MCT)相比于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有高电流密度、低导通压降和快速开启等优势,在高压脉冲功率领域具有广阔的应用前景.作为脉冲功率开关,MCT开启过程对输出脉冲信号质量有很大影响.采用理论分析并结合仿真优化重点研究了MCT开启瞬态特性.通过对MCT开启过程进行详细地理论分析推导,给出了MCT开启过程中阳极电流和上升时间的表达式.结合Sentaurus TCAD仿真优化,将MCT开启过程中电流上升速率(di/dt)由40 kA/s提升至80 kA/s,极大地改善了器件开启瞬态特性.最后,总结提出了提高器件开启瞬间di/dt的设计途径.     

集成电路中MOS管导通电阻测量方法

MOS管是一种常见的半导体功率器件,随着半导体产业的不断发展和进步,MOS管的各方面性能也得到大幅度的提高,被广泛应用于开关电源、节能灯、电源转换和电源控制等领域。在功率电路中,MOS作为一种多子功率开关器件,其导通电阻是至关重要的参数之一,会影响到应用电路的稳定性和功耗。因此在集成电路测试中对于MOS管导通电阻的精确测量显得尤为重要。对于MOS管导通电阻的测量做了详细分析,并介绍了两种可以准确测量MOS管导通电阻的方法。     

双束质子辐照降低快速晶闸管通枋压降的研究

在分析晶闸管通枋压降产生的机理的基础上,从协调开关时间与通态压降关系入手提出了采用双束质子辐照晶闸管。．对ＫＫ２００Ａ半成品晶闸管进行能量３．５ＭｅＶ和５．０ＭｅＶ注量为２．５×１０＾１１ｐ／ｃｍ＾２的单束质子辐照晶闸管所得的晶闸管的电学参数与先用５．０ＭｅＶ后用３．５ＭｅＶ能量注量都为２．５×１０＾１１ｐ／ｃｍ＾２的双束质子辐照的晶闸管所得的电学参数进行了对比,发现双束质子辐照不仅能有效地缩短晶     

双束质子辐照降低快速晶闸管通态压降的研究

在分析晶闸管通态压降产生的机理的基础上, 从协调开关时间与通态压降关系入手提出了采用双束质子辐照晶闸管。对ＫＫ２００Ａ 半成品晶闸管进行能量３．５ＭｅＶ 和５．０ＭｅＶ 注量为２．５×１０１１ｐ／ｃｍ ２ 的单束质子辐照晶闸管所得的晶闸管的电学参数与先用５．０ＭｅＶ 后用３．５ＭｅＶ 能量注量都为２．５×１０１１ｐ／ｃｍ ２ 的双束质子辐照的晶闸管所得的电学参数进行了对比, 发现双束质子辐照不仅能有效地缩短晶闸管的开关时间, 而且在降低快速晶闸管的通态压降方面比单束质子辐照的晶闸管优越     

MOS控制晶闸管的三重扩散工艺研究

本文对ＭＣＴ的核心工艺－三重扩散工艺进行了详细研究。通过ＳＵＰＲＥＭ－Ⅲ计算机工艺仿真，获得了三重扩散的工艺条件。     

槽栅MOS控制的晶闸管

报道了一种新结构的功率栅控晶闸管 ,称其为槽栅 MOS控制的晶闸管 (TMCT) .在该器件结构中 ,采用 U-MOS控制晶闸管的开启和关闭 .结构中不存在任何的寄生器件 ,因此 ,消除了在其它结构的栅控晶闸管中由寄生晶体管引起的各种问题 ,所以 TMCT会有优良的电特性 .实验结果表明 ,多元胞 TMCT (6 0 0 V,有源区面积0 .2 m m2 )的开态压降在 30 0 A / cm2 时为 1.2 5 V,最大可控电流在栅压为 - 2 0 V和电感负载下达到了 2 96 A/ cm2 .     

槽栅MOS控制的晶闸管

报道了一种新结构的功率栅控晶闸管,称其为槽栅MOS控制的晶闸管（TMCT）.在该器件结构中,采用UMOS控制晶闸管的开启和关闭.结构中不存在任何的寄生器件,因此,消除了在其它结构的栅控晶闸管中由寄生晶体管引起的各种问题,所以TMCT会有优良的电特性.实验结果表明,多元胞TMCT（600V,有源区面积0.2mm2）的开态压降在300A/cm2时为1.25V,最大可控电流在栅压为-20V和电感负载下达到了296A/cm2.     

新型低损耗快速薄发现极晶闸管关断时间和通态压降的分析

本文利用非对称ｐｉｎ二极管模型，对新型多晶硅接触薄发现极晶闸管关断时间和通态压降之间的折衷关系进行了较了详细的理论分析和实验研究，并与常规结构进行了比较，数值计算和实验结果表明，在合适的薄发射区厚度和杂质总量下，不但关断时间较常规结构缩短约１．５倍的因子，而且通态压降也低于常规结构；更有意义的是，当ｎＢ基区少子寿命减小到合适值时，关断时间进一步缩短到常晶闸管的１／２．５－１／３，而通态特性没有恶化     

新型低损耗快速薄发射极晶闸管关断时间和通态压降的分析

本文利用非对称ｐｉｎ二极管模型，对新型多晶硅接触薄发射极晶闸管关断时间和通态压降之间的折衷关系进行了较为详细的理论分析和实验研究，并与常规结构进行了比较，数值计算和实验结果表明，在合适的薄发射区厚度和杂质总量下，不但关断时间较常规结构缩短约１．５倍的因子，而且通态压降也低于常规结构；更有意义的是，当ｎＢ基区少子寿命减小到合适值时，关断时间进一步缩短到常晶闸管的１／２．５～１／３，而通态特性没有恶化。     

探卡对功率器件导通压降测试的影响

功率半导体器件是各类电力电子装置的重要组成部分,对系统的效率、可靠性、功率密度等性能起着决定性作用。导通电阻作为器件最重要的参数之一,直接影响到该器件的使用。探卡是用于测试封装前芯片的一种精密的接触工装,探卡上探针的针尖分布和扎针位置对导通电阻测试有一定的影响,芯片面积和测试电流越大,对探卡测试的影响越大。基于以上分析,建立了探卡测试导通电阻模型。通过验证发现,在相同的探卡探针分布下,模型的精度大于96%;在不同的探卡探针分布下,模型的精度大于87%。     

6.5 kV SiC光控晶闸管的研制

基于Sentaurus TCAD软件,研制了一款6.5 kV SiC光控晶闸管.通过优化雪崩击穿模型,对多层外延材料的规格及渐变终端技术进行研究,有效抑制了芯片表面峰值电场,实现了6.5 kV的耐压设计;此外结合实际应用需求,对器件的开通特性进行了仿真模拟.在4英寸(1英寸=2.54 cm)SiC工艺平台制备了6.5 kV SiC光控晶闸管,并对器件性能进行了测试.测试结果显示,芯片击穿电压超过6.5 kV,在4 kV电源电压以及365 nm波长紫外光触发的条件下,器件导通延迟约为200 ns,脉冲峰值电流约为2.1 kA,最大导通电流变化率(di/dt)达到6.3 kA/μs,测试结果与仿真模拟结果基本一致.     

碳化硅门极可关断晶闸管的研究进展北大核心CSCD

由于SiC材料的理想特性使SiC门极可关断晶闸管(GTO)的发展受到广泛关注。SiC GTO是一种用于控制大电流的高功率开关器件,具有开关速度高、功耗低以及控制电路的复杂程度低等优点,在高压、高温开关电路应用中有着独特的优势。阐述了近十几年来SiC GTO的研究进展,在介绍SiC GTO的等效模型和工作原理的基础上,重点介绍了SiC GTO在阻断电压、传导电流、正向压降和载流子寿命调控等方面的研究现状,详细讨论了提高SiC GTO阻断性能的5种不同的结终端技术和实现载流子寿命调控的具体方法,给出了典型SiC GTO器件的传导电流和正向压降,并对影响CTO性能的主要因素进行了分析。同时,对SiC GTO的未来发展趋势进行了展望。     

光控晶闸管的集成BOD转折电压

介绍了新型光控晶闸管,其集成了一个非常重要的电气功能,即正向过压保护功能。通过在光控晶闸管光敏区内集成转折二极管(BOD),实现光控晶闸管正向保护功能。如果集成BOD转折电压太高,不能有效保护晶闸管;若转折电压太低,则达不到光控晶闸管设计的阻断电压要求。通过计算机仿真技术和工艺实验方法,成功地揭示了光控晶闸管集成BOD转折电压与硅材料电阻率、pn结结构尺寸和温度的关系,从而精确设计了光控晶闸管集成BOD转折电压,研制了5英寸(1英寸=2.54 cm)3 125 A/7 600 V特高压光控晶闸管,并成功应用于云南-广东±800 kV/5 000 MW特高压直流输电工程中。     

沟道电势分布对静电感应晶闸管瞬态特性的影响

本论文从理论和实验上研究了由几何参数与偏置电压决定的沟道电势分布对静电感应晶闸管(SITH)瞬态性能的影响。从理论上推导出了SITH势垒高度和I-V特性的数学表达式。论文深入研究了影响器件在阻断态和导通态瞬态性能的主要因素和机理。研究结果对SITH的设计、制造、性能优化和应用有一定的指导意义。     

快速晶闸管通态特性的改善

从协调快速晶闸管主要参数之间矛盾关系、降低功率损耗以及并联均流应用等方面,论述了改善快速晶闸管通态特性的重要意义。在影响晶闸管通态压降的主要因素中,着重分析了提高晶闸管j3结的注入比降低通态压降的机理。为获得比较理想的杂质浓度分布,增大j3结两侧杂质浓度的比值,在快速晶闸管的制造中,p型扩散工艺采用了固态源闭管式镓铝双质掺杂技术。研究结果表明:采用该技术制造的快速晶闸管,通态基本特性参数具有较好的一致性,通态压降明显降低,通态特性明显改善,关断时间与通态压降的关系也得到了合理的协调,提高了器件的综合电气性能。     

利用导通电压降监测SLD的输出光功率

由于传统的光功率采集仪精度不高,在实验中无法明显地显示出光功率在短期内的变化,而采集电压的数据采集系统可以很好地解决这个问题。在分析1310 nm超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode,SLD)光源的工作原理的基础上,设计了一种在恒温条件下控制驱动电流来使SLD稳定工作的驱动电路,进行了理论分析和实验验证,给出了利用SLD电压降监测输出光功率的新方法,取得了真实可靠的实验数据。通过SLD光源的驱动实验得出输出光功率与驱动电流和SLD两端电压降的相关关系,结果表明,输出光功率与电流具有良好的线性关系,与电压具有良好的正相关指数关系。利用采集电压降监测SLD的输出光功率,大大提高了测试精度和数据分辨率,同时为SLD退化寿命试验提供了新的电学参数。     

同面电极砷化镓光导开关的导通特性

砷化镓光导开关(GaAs PCSS)作为固态脉冲功率器件,具有可承载高电压、超快速导通、在高重复频率下稳定工作等特点。基于多雪崩电离畴理论,建立了同面电极GaAs PCSS的二维数值计算模型,分析了GaAs PCSS的瞬态导通特性和延迟击穿特性。仿真结果表明,载流子浓度的增加与雪崩电离畴的形成和演化之间存在正反馈环路,促使GaAs PCSS超快速导通;雪崩电离畴的形成和演化会影响PCSS的延迟击穿特性。偏置电压、光照强度、PCSS长度和触发位置均会影响PCSS的延迟时间和导通时间。该结论对GaAs PCSS设计及开展相关实验研究具有参考意义。