4.5 kV非对称GCT阻断电压失效分析

介绍了4.5 kV非对称门极换流晶闸管(GCT)阻断电压失效现象,并进行分析.通过对GCT工艺流程的梳理,找到了GCT阻断电压失效的原因.制造过程中,铝扩散工艺中受到污染导致了少子寿命的大幅降低,从而造成GCT漏电流过大的特性.最终通过在铝氧化推进工艺中引入二氯乙烯(DCE)清洗或在铝扩散后增加磷吸收工艺,解决了GCT阻断电压失效的问题.     

基于10 kHz应用的高频晶闸管研制

此处基于高频晶闸管的工作特点,从工艺及结构设计、硅片及扩散参数设计和光刻版图设计3个方面进行设计思考,确定了:高频晶闸管所采用的扩散工艺和与工艺相对应的杂质浓度分布;高频晶闸管所选用的硅片参数和扩散参数;通过对高频晶闸管开通特性的分析、仿真,设计了高频晶闸管阴极光刻版图。所研制出的3英寸高频晶闸管的工作频率达到了10 kHz。     

晶闸管反向恢复特性研究及器件优化

随着大功率晶闸管逐步应用到超工频、高脉冲等工况,器件的反向恢复过程失效成为突出问题.在此使用SILVACO TCAD仿真软件进行反向恢复过程机理和晶闸管结构的关系探讨.通过调整掺杂浓度和区域形成深阱结构,实现了器件的通态损耗和恢复功率均衡,及反向恢复特性优化.并针对改进结构器件进行对比测试,改进后的器件具有很好的软度因子、更短的反向恢复时间、更小的反向恢复电流以及更小的恢复损耗.     

VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的研制

电压源型换流器柔性直流输电(VSC-HVDC)旁路晶闸管伴随使用需求的不断提升,不仅需要满足较低的主电压开通功能,还需要集成转折击穿功能.从VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的需求出发,结合器件工艺和仿真技术解决电压控制、器件击穿和防爆等问题,并通过实验数据比较研制器件与张北工程用旁路晶闸管其他性能差异.     

直流断路器用4.5kV/10kA IGCT特性研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)由于电压等级高、关断电流能力大、通态损耗低,在直流断路器(DCCB)领域应用倍受关注。基于4英寸4.5 kV/4 kA IGCT技术基础,通过优化N-基区掺杂浓度、阳极掺杂分布及阴极梳条排布,研制出6英寸4.5 kV/10 kA IGCT。测试结果显示该器件具有良好的高温阻断能力,在高温125℃下8 kA时导通压降典型值为1.6 V,在DCCB应用拓扑回路中其关断电流能力可达到12 kA,且关断电流拖尾期间没有电压振荡现象。     

大功率晶闸管器件加速老化试验和寿命预测方法研究

大功率半导体器件是直流输电、牵引传动与工业变流等系统的核心部件,如何有效地评估器件工作状态并准确预测其剩余使用寿命,是提升系统工作可靠性的关键难题。该文通过对比不同的加速老化试验方法和寿命预测模型,采用现场工况与仿真相结合的方法,设计了一套热循环负载加速老化试验方案。根据试验结果,该文选取科菲-曼森模型对数据进行分析处理,得到优化的寿命预测定量模型。最后,结合应用现场实际疲劳失效数据,对寿命预测模型进行了校验和改进,使该模型更贴近高功率系统的应用工况,提高了寿命预测模型的准确性和可靠性。