發(fā)射極開(kāi)關(guān)晶閘管(EST)的仿真與研究.pdf

1、電能的合理分配和利用對(duì)建設(shè)環(huán)保節(jié)約型社會(huì)越來(lái)越重要。電能的轉(zhuǎn)換利用離不開(kāi)電力電子技術(shù)。功率器件作為該技術(shù)的核心部件每次的推陳出新，都帶動(dòng)著電力電子技術(shù)的進(jìn)步。
　　本文研究的EST(Emitter Switched Thyristor)正是在IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的一種新型功率器件。眾所周知IGBT是MOS控制的晶體管結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部寄生的晶閘管未達(dá)到閂鎖之前，基

2、區(qū)由于雙極性器件的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，相同電流密度情況下，導(dǎo)通壓降較同等摻雜水平的VDMOS器件降低了很多。然而在高壓大電流的應(yīng)用中，IGBT的導(dǎo)通電阻仍然較大，電流密度也會(huì)因此受到限制。晶閘管導(dǎo)通后具有很大的電流密度，低的導(dǎo)通壓降較晶體管會(huì)有更好的正向?qū)ㄌ匦?。EST正是利用了晶閘管開(kāi)啟過(guò)程中的優(yōu)良特性同時(shí)利用MOSFET對(duì)其導(dǎo)通后的特性加以控制。因此與IGBT比較而言，EST導(dǎo)通電阻更低，且由于MOSFET的引入其導(dǎo)通電流具有飽和特性，這

3、是MOS控制型晶閘管（MCT）所不具備的。目前針對(duì)EST的研究還比較少，本文從晶閘管入手，逐步探討關(guān)于EST及其改進(jìn)器件的特性。主要內(nèi)容為：
　　1.在MATLAB中對(duì)碰撞電離積分與PN結(jié)外加反向電壓的關(guān)系運(yùn)用曲線擬合，得到了與MEDICI仿真結(jié)果更為吻合的Miller關(guān)系式。同時(shí)給出了摻雜濃度與Miller公式中的S參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。這對(duì)EST的阻斷狀態(tài)下的耐壓設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。
　　2.晶閘管特性的研究，主要內(nèi)容包括

4、：阻斷狀態(tài)和轉(zhuǎn)折之后內(nèi)部載流子的變化、電離率積分隨外加電壓的變化等。并應(yīng)用MATLAB對(duì)其進(jìn)行理論上的計(jì)算，得到其耐壓的原因。EST正是對(duì)晶閘管的開(kāi)啟關(guān)斷進(jìn)行控制，因此晶閘管的研究是EST研究的基礎(chǔ)。
　　3.使用MEDICI軟件定義EST器件結(jié)構(gòu)，對(duì)其載流子分布、閾值電壓、擊穿電壓、動(dòng)態(tài)特性等進(jìn)行仿真，提出了EST正向工作時(shí)的四個(gè)區(qū)域，并對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行解析分析，進(jìn)而對(duì)其開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行了仿真研究。
　　4.對(duì)ESTD(Emit