【摘 要】
:
随着电力电子技术的快速发展,以碳化硅(SiC)为材料的第三代宽禁带半导体大功率电力电子器件迅猛发展。SiC以其卓越的机械、化学、物理、热学以及电学特性被广泛应用于驱动逆变器、电源、绿色能源汽车、军事、核工业以及航空航天等方面。SiC二极管是结构简单应用最广泛的功率器件,而混合肖特基/PIN二极管(MPS)是典型的双极型,兼具肖特基二极管(SBD)低导通压降、快速转换和PIN二极管高击穿、低漏电流等
论文部分内容阅读
随着电力电子技术的快速发展,以碳化硅(SiC)为材料的第三代宽禁带半导体大功率电力电子器件迅猛发展。SiC以其卓越的机械、化学、物理、热学以及电学特性被广泛应用于驱动逆变器、电源、绿色能源汽车、军事、核工业以及航空航天等方面。SiC二极管是结构简单应用最广泛的功率器件,而混合肖特基/PIN二极管(MPS)是典型的双极型,兼具肖特基二极管(SBD)低导通压降、快速转换和PIN二极管高击穿、低漏电流等优势,但单极模式至双极模式的过渡较为复杂,会出现迅回效应,即电路中出现负阻效应,电路必然会出现振荡,并且导致电路抗浪涌能力减弱,严重时热击穿失效,故抑制迅回效应尤为重要。本文以6H-SiC MPS为研究对象,通过理论建模、结构设计、结构参数与工艺参数的数值仿真等方式,对MPS二极管的正向导通、正向迅回效应以及反向开关特性进行多方面、系统性研究和探讨。主要内容如下:(1)理论建模,从简化模型出发,理论上分析MPS二极管的工作原理以及设计依据。(2)结构设计,基于理论建模,对MPS的P+区、漂移区、衬底区以及其他元胞参数设计,包括区域厚度、宽度、占比、掺杂浓度、接触金属等。(3)数值仿真,基于Silvaco软件,选择合适的物理模型对MPS的正向、反向性能仿真。采用单一变量控制法分别对金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比进行仿真,探究其对正向迅回效应的影响,考虑能否有效的抑制或消除迅回效应,同时折衷反向恢复特性。通过理论建模与数值仿真,得到以下分析结果:(1)利用金属功函数验证6H-SiC MPS二极管中存在双势垒效应,且势垒不均匀分布。金属功函数增大,开启电压增大,转折电压降低,可以很好的抑制迅回效应。(2)温度升高,正向偏置下,开启电压和转折电压均降低,可以抑制迅回效应;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,开关时间增大,但软恢复能力下降。(3)P+结结深增大,正向偏置下,开启电压增大,但转折电压降低,可以削弱迅回效应,不能完全抑制;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,软恢复能力下降,设计时需结合实际工艺水平,综合考虑。(4)WS占比增大,正向偏置下,开启电压下降,但转折电压增大,会加剧迅回效应的产生;反向偏置下,反向恢复峰值电流下降,软恢复能力增加。本文探究金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比对6H-SiC MPS的迅回效应的影响,并分析了肖特基区域中央垂直轴线、P+N-结区域垂直轴线以及P+N-结结深处横向扩散区域上转前、转时、转后的空穴载流子的浓度分布。同时折衷考虑反向恢复特性,通过优化结构参数和工艺参数,削弱或抑制迅回效应,可显著提高器件的抗浪涌能力、系统的稳定性和可靠性。
其他文献
铁路移动通信技术是保障铁路运输安全生产的重要手段。近年来,伴随智能铁路发展进程,作为V2V(Vehicle-to-Vehicle,车对车)通信和协作通信的综合产物,T2T(Trainto-Train,列车对列车)通信技术迎来新的发展契机。这种无基站参与下以车为核心、轨旁设备最少化为特征的列车自组织直接通信方式。一方面可以用于列车碰撞防护,另一方面可以辅助基于车-地无线通信网络的列车控制系统。由于列
自谷歌发布基于知识图谱(Knowledge Graph,KG)的搜索引擎产品Knowledge Vault以来,微软Satori、搜狗知立方、百度知心等产品也紧随其后,知识图谱在行业内和学术界普遍引起关注。知识图谱利用实体和关系将客观世界中的对象以及它们的属性关系显现出来,为互联网中庞大的非结构化信息提供了一种行之有效的处理方式,通过知识抽取、知识表示和知识融合等一系列过程对开放域信息组织管理、消
图像风格艺术化是指一幅图像的语义内容用另一幅图像的风格去表示。图像风格渲染是计算机视觉领域中重要的研究方向,在时装设计、电影产业、动画制作、游戏渲染等领域有着大量的应用。深度神经网络凭借其强大的图像表示能力,迅速成为一种流行的图像风格化工具,推动了近年来许多神经样式转移方法的发展。然而,现有的风格迁移方法主要关注迁移风格的多样性。神经风格迁移过程中将风格纹理应用于具有复杂空间布局的输入图像时,合成
随着移动通信技术和计算机集成电路的发展变化,以及社会经济发展水平的提高,移动无线通信技术呈现突飞猛进的发展趋势,用户对数据传输速率的需求不断增加,对多样化业务的服务质量(Quality of Service,Qo S)需求越来越高。由于各种无线接入技术的差异和单一网络技术无法满足用户随时随地多样化的Qo S需求,促使异构无线网络融合成为必然,使目前的各个网络形成一个有机的整体。因此,下一代移动通信
21世纪以来,我国基础设施建设事业发展迅速,在桥梁工程领域也取得了很大成就,而日益增长的交通量和复杂多变的建设环境也对未来的桥梁建设提出更新更高的要求。钢桁腹-混凝土组合梁桥是20世纪80年代以来出现的一种较为新颖的钢-混组合梁桥,这种新型桥梁结构具有自重轻、整体刚度大、抗风性能强、抗屈曲变形性能好和有效避免腹板开裂等优点,在桥梁建设中的应用逐渐增多,因此对其力学性能进行深入研究就很有必要。鉴于目
我国现代高速铁路事业正在飞速发展,国家对列车的安全运行标准也提出了更高的要求。铁路边坡监测系统能够实时高效监测铁路沿线环境,保障列车的安全行驶。由于我国传统的边坡监测系统多采用有线通信方式,其建设成本较高且后期维护不便,并不能满足于大规模铁路边坡监测需求。无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)以节点成本低、组网灵活、覆盖区域大的优点,更适用于铁路边坡监测系统。由于