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大功率超高速半导体开关RSD(Reversely Switched Dynistor)是一种基于可控等离子层换流原理的新型固体开关。由于采用了可逆注入控制,使得其恢复时间为微秒数量级,其功率高达MW甚至几百MW。同时,它具有寿命长、稳定性好、成本低、操作简单等优点。RSD可实现数百千安培电流、数十千伏高电压、微秒纳秒级开通三者完美的统一,是现代脉冲功率系统中开关器件的理想选择之一。RSD独特的开通原理使得它克服了晶闸管类功率器件在导通过程中电流局部化问题,提高了器件的通流能力,在脉冲功率系统中具有良好的应用前景。 本文首先简要介绍了RSD的基本开通工作原理以及开通电路,并分析了RSD触发开通的临界条件。基于RSD基本结构和工作原理,从理论上详细分析了引入的“薄基区-缓冲层-透明阳极”结构对RSD开通、阻断电压、关断几个方面的影响;协调重频高幅值RSD通态、断态和开关三者特性,有利于RSD应用在重复频率脉冲工况。并且在格列霍夫模型的基础上,通过理论计算、推导及matlab仿真,验证了引入缓冲层后改善了器件的预充状况、优化了阻断电压、减小了功率损耗,并通过二维半导体器件模拟程序PISCES-Ⅱ进行多项模拟对比,模拟结果与理论及实验符合得很好。 本文还探索了制备RSD器件的两种工艺:Al烧结工艺以及二次硼扩散工艺,试制出了多批样品,基本上形成了成型和完整的工艺流程。介绍了缓冲层浓度对不同制备工艺的影响,并分析了其中的原因。采用场发射扫描电境(FSEM)对Al烧结工艺制备的样品进行检测,证明了采用Al烧结工艺实现透明阳极的可行性。最后,介绍了对阴极版图的改进。