基于RSD开关的集成模块初探

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脉冲功率技术是将功率在时间上进行压缩的一种功率变换技术,以高功率、大电流、高电压和短脉宽为特点。随着现代工业上的发展,脉冲功率技术尤其是重复频率技术在工业上的应用越来越多,半导体功率开关逐渐取代传统开关应用在脉冲功率技术中。半导体功率集成可实现功率系统的高功率密度、高效率、高可靠性以及低成本,是脉冲功率技术发展的重要方向。RSD(Reversely Switched Dynistor)是一种新型高速大功率半导体开关器件,该器件采用控制等离子体层触发的开通模式。器件开通后通流面积损失小,故其不仅有高di/dt耐量,也可在短时间内开通大电流,均压问题小,可以方便串联。相对于传统的晶闸管类器件,RSD器件更适合在脉冲功率技术领域内应用。本文首先以RSD器件为开关的脉冲电路为基础,将电路集成起来构成一个模块。建立起模块的三维立体模型,通过有限元软件计算出其内部杂散电感值,对模块内部各个器件的电感分布进行了分析和研究。将模块计算出的杂散参数导入到电路模型中,通过电路仿真软件分析了模块内部电路参数对于输出电流di/dt量的影响。本文还进行了实验研究,根据建立的三维模型制作了相同结构的模块并进行放电实验,实验达到了仿真预期的效果。实验获得了在1500V下8.85kA/μs的电流上升率,脉宽1μs。研究结果为以后的更高层次的集成提供了参考依据。
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