反向開關晶體管RSD硅基結構優(yōu)化與碳化硅基模型研究.pdf

1、現(xiàn)代脈沖功率技術的發(fā)展越來越要求較高的運行頻率，來滿足其在國防、工業(yè)、醫(yī)療及環(huán)保領域的應用。作為系統(tǒng)中關鍵技術的開關器件，就更加注重低損耗、大功率、高重復頻率和長壽命等器件特性。相比于其他器件，反向開關晶體管（Reversely Switched Dynistor，簡稱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、通流能力強和較高電流上升率等性能，能較好滿足脈沖功率技術對功率開關器件的要求。
　　基于RSD的等離子體雙

2、極漂移模型得到的開通電壓表達式，可以看出RSD開通時具有較高電壓峰值，對脈沖功率系統(tǒng)是不利的。文章分別從Si RSD結構優(yōu)化和采用新材料（4H-SiC）制作器件兩個方面著手，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系時，實驗電路中選取耐壓為0.8kV RSD器件和耐壓為2.5kV RSD器件進行對比實驗，結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，向RSD引入緩沖

3、層來優(yōu)化器件結構參數進而改善器件的開關特性。采用正交試驗設計的方法來評估不同參數緩沖層結構，并選出最優(yōu)組合。實驗對比了耐壓2.5kV RSD，結果表明同等條件下帶緩沖層結構的開通損耗比傳統(tǒng)結構降低了18.96％。
　　在新結構優(yōu)化特性的基礎上，嘗試從更基礎的新材料進行優(yōu)化。首次提出采用第三代寬禁帶半導體材料SiC代替Si制作RSD器件，并建立數值模型進行具體的仿真研究。采用4H-SiC材料各物理量經驗參數值，考慮大注入條件下的典型