反向開關(guān)晶體管RSD硅基結(jié)構(gòu)優(yōu)化與碳化硅基模型研究.pdf

1、現(xiàn)代脈沖功率技術(shù)的發(fā)展越來越要求較高的運(yùn)行頻率，來滿足其在國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療及環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。作為系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)器件，就更加注重低損耗、大功率、高重復(fù)頻率和長(zhǎng)壽命等器件特性。相比于其他器件，反向開關(guān)晶體管（Reversely Switched Dynistor，簡(jiǎn)稱RSD）因采用可控等離子體層換流開通原理而具有均壓特性好、通流能力強(qiáng)和較高電流上升率等性能，能較好滿足脈沖功率技術(shù)對(duì)功率開關(guān)器件的要求。
　　基于RSD的等離子體雙

2、極漂移模型得到的開通電壓表達(dá)式，可以看出RSD開通時(shí)具有較高電壓峰值，對(duì)脈沖功率系統(tǒng)是不利的。文章分別從Si RSD結(jié)構(gòu)優(yōu)化和采用新材料（4H-SiC）制作器件兩個(gè)方面著手，研究如何降低系統(tǒng)中RSD器件的開通損耗。
　　研究單只Si RSD器件的開通電壓與阻斷電壓關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)電路中選取耐壓為0.8kV RSD器件和耐壓為2.5kV RSD器件進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在相同電壓放電下前者最大開通電壓顯著低于后者。同時(shí)，向RSD引入緩沖

3、層來優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)而改善器件的開關(guān)特性。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法來評(píng)估不同參數(shù)緩沖層結(jié)構(gòu)，并選出最優(yōu)組合。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了耐壓2.5kV RSD，結(jié)果表明同等條件下帶緩沖層結(jié)構(gòu)的開通損耗比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)降低了18.96％。
　　在新結(jié)構(gòu)優(yōu)化特性的基礎(chǔ)上，嘗試從更基礎(chǔ)的新材料進(jìn)行優(yōu)化。首次提出采用第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料SiC代替Si制作RSD器件，并建立數(shù)值模型進(jìn)行具體的仿真研究。采用4H-SiC材料各物理量經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，考慮大注入條件下的典型