RSD預充與開通過程數(shù)值分析與電壓測量.pdf

1、本文首先介紹了脈沖功率技術的基本概念和脈沖功率系統(tǒng)中傳統(tǒng)開關器件與半導體開關器件的優(yōu)缺點。反向開關晶體管RSD（Reversely Switched Dynistor）是一種基于可控等離子體層原理的新型脈沖功率器件。相比于傳統(tǒng)半導體開關器件，RSD具有正向阻斷電壓高、通流能力強、高di/dt、長壽命和重復率高等特點。這些特點使其在脈沖功率系統(tǒng)中具有良好的運用前景。為了更加清晰的認識器件機理，指導器件優(yōu)化設計從而提高器件性能，需要對RSD

2、進行較為準確的測量，并且通過建立模型分析和模擬其特性。RSD是一種陰陽極都帶有短路點的pnpn四層結構器件。本文介紹了RSD器件的基本工作原理，分析了工作過程。從基本的半導體理論出發(fā)，介紹了Grekhov模型與其改進模型，推導了RSD預充與導通過程中等離子體分布的解析表達式和電場、電壓表達式。
　　 本文對RSD器件傳統(tǒng)電壓測量方法存在的問題進行了分析，并提出基于器件串聯(lián)降壓和電路并聯(lián)增流的測量方案。本文采用串聯(lián)分壓的方法設計實

3、驗獲得了RSD較為準確電壓波形。并通過在不同的分壓比下的測量驗證了測量方案的可靠性。本文基于半導體物理基本方程，在二維元胞單元上利用有限差分的方法建立了RSD器件的數(shù)值模型。模型考慮了載流子間散射、SRH和俄歇復合、碰撞電離等物理效應。采用實驗電路提取的參數(shù)建立了RSD諧振預充觸發(fā)電路的外電路模型。聯(lián)合器件數(shù)值模型和諧振觸發(fā)外電路模型，利用matlab語言采用Runge-Kutta和Newton迭代的方法求解并獲得了器件瞬態(tài)載流子分布和

4、電壓電流波形。本文在對比實驗結果的基礎上，解釋并說明了模型的有效性和誤差的產(chǎn)生原因?；谳d流子和電流分布變化數(shù)據(jù)，詳細分析了RSD預充和開通過程。發(fā)現(xiàn)了預充過程中存在的強烈俄歇復合現(xiàn)象和電流抽取現(xiàn)象將導致預充電流注入的等離子體大量減少，因此不宜直接采用電流時間積分值計算預充電荷總量。同時，器件開通過程中p基區(qū)載流子減少顯著，陰極載流子再注入補充等離子體相對陽極慢很多，因此陰極結構對器件的開通性能的影響更大。以上結果可指導RSD器件的設計