RSD預(yù)充與開通過程數(shù)值分析與電壓測(cè)量.pdf

1、本文首先介紹了脈沖功率技術(shù)的基本概念和脈沖功率系統(tǒng)中傳統(tǒng)開關(guān)器件與半導(dǎo)體開關(guān)器件的優(yōu)缺點(diǎn)。反向開關(guān)晶體管RSD（Reversely Switched Dynistor）是一種基于可控等離子體層原理的新型脈沖功率器件。相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體開關(guān)器件，RSD具有正向阻斷電壓高、通流能力強(qiáng)、高di/dt、長壽命和重復(fù)率高等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在脈沖功率系統(tǒng)中具有良好的運(yùn)用前景。為了更加清晰的認(rèn)識(shí)器件機(jī)理，指導(dǎo)器件優(yōu)化設(shè)計(jì)從而提高器件性能，需要對(duì)RSD

2、進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)量，并且通過建立模型分析和模擬其特性。RSD是一種陰陽極都帶有短路點(diǎn)的pnpn四層結(jié)構(gòu)器件。本文介紹了RSD器件的基本工作原理，分析了工作過程。從基本的半導(dǎo)體理論出發(fā)，介紹了Grekhov模型與其改進(jìn)模型，推導(dǎo)了RSD預(yù)充與導(dǎo)通過程中等離子體分布的解析表達(dá)式和電場(chǎng)、電壓表達(dá)式。
　　 本文對(duì)RSD器件傳統(tǒng)電壓測(cè)量方法存在的問題進(jìn)行了分析，并提出基于器件串聯(lián)降壓和電路并聯(lián)增流的測(cè)量方案。本文采用串聯(lián)分壓的方法設(shè)計(jì)實(shí)

3、驗(yàn)獲得了RSD較為準(zhǔn)確電壓波形。并通過在不同的分壓比下的測(cè)量驗(yàn)證了測(cè)量方案的可靠性。本文基于半導(dǎo)體物理基本方程，在二維元胞單元上利用有限差分的方法建立了RSD器件的數(shù)值模型。模型考慮了載流子間散射、SRH和俄歇復(fù)合、碰撞電離等物理效應(yīng)。采用實(shí)驗(yàn)電路提取的參數(shù)建立了RSD諧振預(yù)充觸發(fā)電路的外電路模型。聯(lián)合器件數(shù)值模型和諧振觸發(fā)外電路模型，利用matlab語言采用Runge-Kutta和Newton迭代的方法求解并獲得了器件瞬態(tài)載流子分布和

4、電壓電流波形。本文在對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，解釋并說明了模型的有效性和誤差的產(chǎn)生原因?；谳d流子和電流分布變化數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析了RSD預(yù)充和開通過程。發(fā)現(xiàn)了預(yù)充過程中存在的強(qiáng)烈俄歇復(fù)合現(xiàn)象和電流抽取現(xiàn)象將導(dǎo)致預(yù)充電流注入的等離子體大量減少，因此不宜直接采用電流時(shí)間積分值計(jì)算預(yù)充電荷總量。同時(shí)，器件開通過程中p基區(qū)載流子減少顯著，陰極載流子再注入補(bǔ)充等離子體相對(duì)陽極慢很多，因此陰極結(jié)構(gòu)對(duì)器件的開通性能的影響更大。以上結(jié)果可指導(dǎo)RSD器件的設(shè)計(jì)