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关键词： 直流母线采样   电流重构   脉宽调制   多支路采样法  

摘要： 【目的】直流母线采样法因采用脉宽调制移相来补偿电流重构盲区会导致相电流引入额外谐波。针对此问题,本文提出了一种基于多支路采样法的电流重构方案。【方法】理论分析了直流母线采样法和多支路采样法的原理以及电流重构盲区的成因,并基于Matlab/Simulink对两种方案进行仿真对比分析。【结果】仿真结果表明,多支路采样法有效避免了直流母线采样法存在的低调制比区域和扇区边界盲区,降低了电流谐波含量,提高了电流重构的准确性。在电机转速为60 r/min时进行了试验,重构电流最大误差小于0.5 A。【结论】试验结果验证了所提多支路采样法电流重构方案的有效性和可行性。

关键词： MOSFET放大器   γ辐照   总剂量效应   电学性能   失效分析  

摘要： 研发高抗辐照性能的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)放大器等电子器件对于核环境作业机器人至关重要。用^(60)Co-γ射线对三个商用沟槽型MOSFET放大器进行了原位辐照测试,研究了辐照前后的电学性能变化。结果表明:三个MOSFET放大器分别在累计辐照总剂量达到982.6 Gy、986.2 Gy和1082.4 Gy后失效。将光学显微镜观察、热发射显微技术失效定位、聚焦离子束技术解剖制样、扫描电镜和透射电镜的微观结构和微区成分表征等方法结合起来,对MOSFET放大器的芯片进行了失效分析,揭示了当MOSFET放大器在带电工作状态下受到γ射线辐照时,栅极氧化物捕获电荷的聚集会导致阈值电压和击穿电压降低,高剂量^(60)Co-γ射线辐照引入的电子-空穴对在电场作用下,大量积聚所引起的局部区域高电场和高热的叠加作用,使源极铝金属局部发生熔融并产生烧蚀缺陷区,最终引起栅极与源极之间短路而导致其失效的机理。

关键词： MOSFET输出电容   CLLLC谐振变换器   基波等效(FHA)模型   时域分析  

摘要： 在CLLLC谐振变换器基波等效建模方法中,未虑及变压器二次电流为零及死区时间内MOSFET输出电容对输出侧H桥桥臂中点电压的影响,当开关频率低于谐振频率(欠谐振)时,变换器输出侧H桥桥臂中点电压模型的准确性有待进一步提高。该文通过解析变换器欠谐振区域模型准确度较低的成因,得到变压器二次电流为零及死区时间内MOSFET输出电容电压方程,对基波等效建模方法进行了更为深入的研究,提出了状态变量(输出侧H桥桥臂中点电压、变压器二次电流)与变换器增益的优化计算方法。该方法计算式中包含开关频率、谐振频率、输出电压和MOSFET输出电容的信息,减小了状态变量稳态值求解误差,使等效输出负载与谐振腔参数更加准确,解决了欠谐振时变换器输出侧H桥桥臂中点电压模型精度相对较低的问题。最后,搭建CLLLC谐振变换器电路仿真模型与实验系统对所提方法进行验证,结果验证了该文理论分析的正确性。

关键词： SiC MOSFET   驱动电路   谐振   开关损耗   寄生电容  

摘要： 针对传统SiC MOSFET驱动电路的驱动电阻导致损耗较高的问题,提出了一种SiC MOSFET谐振驱动电路。详细分析了提出的谐振驱动电路的工作原理,通过控制驱动电路中各开关管的通断,使电感与SiC MOSFET的输入电容产生谐振,从而重复利用输入电容中的能量,减小了驱动损耗。相较于传统驱动电路,该谐振驱动电路的驱动损耗主要包括新增开关管及其续流二极管导通时的导通损耗和SiC MOSFET内阻所产生的损耗,而非驱动电阻导致的损耗。搭建仿真模型和实验平台,对提出的谐振驱动电路在高频和不同占空比下的驱动性能进行验证,结果表明提出的谐振驱动电路具有良好的驱动性能,能够在高频工作条件下保证SiC MOSFET的通断。

关键词： 开关电源   MOSFET损耗   Buck   导通损耗   开关损耗  

摘要： 为实现汽车集中式域控制器高性能芯片的开关电源的功率损耗计算，分析了金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的导通和关断过程，对Buck型开关电源的MOSFET损耗进行理论分析及公式推导，针对开关损耗部分进行了实例计算和仿真验证。结果表明，计算结果与仿真结果趋于一致，所提出的方法可为开关电源MOSFET的选型提供参考。

关键词： 沟槽型MOSFET   双层外延   导通电阻   击穿电压  

摘要： 为了进一步优化中低压屏蔽栅沟槽型金属氧化物场效应晶体管（Shielded Gate Trench MOSFET，简称SGT结构）的击穿电压与导通电阻的折中关系。在额定电压为50-100 V的SGT MOSFET设计中，引入双层外延设计，通过改善沟槽附近的横向电场分布情况从而有效地优化器件的电学特性。本文阐述了双层外延SGT结构的工作原理及仿真设计，通过调整双层外延的厚度比与电阻率比得到最优值。经Sentaurus TCAD从工艺流程的角度仿真验证，与传统60V级SGT器件优化前相比，其优化后的击穿电压为70.16 V，在保证数据稳定性的基础下，击穿电压提高了6.9%，导通电阻Ron，sp降低了9.3%，其中Ron，sp最优值降低了12.8%，Baliga优值（BFOM）提高了25.8%。

关键词： 功率SiC MOSFET   雪崩鲁棒性   实验平台   电路设计   印制电路板  

摘要： 为满足功率SiC MOSFET器件雪崩鲁棒性性能评估与可靠性量化分析与测试的教学实验需求，自研SiC MOSFET可靠性验证实验平台。提出功率SiC MOFET器件驱动电路设计与应用方案，构建实验平台等效电路模型并进行参数仿真，设计、制作测试电路板并搭建整体实验平台。之后，开展商用SiC MOSFET可靠性实验与研究，分析其性能失效前后的电流电压响应曲线，并研究不同感性负载对雪崩特性的影响，测试结果遵循功率MOSFET器件理论规律，验证了实验平台的可用性。该平台开放性强、功能可扩展、成本低，可用于功率器件教学实训和创新科研，为我国功率器件与芯片领域的卓越工程师培养提供试验平台。

关键词： SiCMOSFET   关断瞬态改进模型   半桥电路   关断模式  

摘要： 传统碳化硅(silicon carbide,Si C)金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,MOSFET)关断瞬态模型忽略了在小负载电流或小驱动电阻下Si CMOSFET的沟道关断先于对管Si C肖特基势垒二极管导通的特殊关断模式,导致该工况下传统关断模型不适用。为解决该问题,该文在传统模型的基础上,加入了对特殊关断模式机理的详细分析,完善了SiCMOSFET的关断瞬态模型。所提模型采用时间分段、机理解耦以及参数解耦的求解方法,取消了模型的迭代,提高了模型的求解速度。仿真计算结果与实验测量结果对比表明,所提改进模型可以准确体现Si CMOSFET在不同关断模式下的瞬态波形,验证了改进模型的准确性、有效性及适用性。

关键词： 电磁发射机   开关振荡   缓冲电路  

摘要： 电磁法探测技术通过向地面发送可控的方波信号并接收地下矿层反射回的信号以获取地质信息,电磁发射机的输出频率、电压和电流均可调节。随着对大功率和高频开关的需求不断增长,SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)已成为新一代半导体技术的标志。然而,较高的开关频率引发了开关振荡问题。这里分析了SiC MOSFET的开关过程,通过仿真研究确定了杂散电感和驱动电阻对开关动态过程的显著影响,并设计了一种C型缓冲电路设计来有效抑制过电压开关振荡现象。实验结果显示,在开通和关断电阻设定为1Ω时,该C型缓冲电路显著降低了开关过程中的电压尖峰和振荡问题,验证了其在实际应用中的效果与可行性。

关键词： 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管   开关瞬态   解析建模   跨导   寄生电容  

摘要： 在评估和优化半导体器件开关瞬态特性领域,解析模型因具有简单、直观、应用便捷等优点得到广泛研究。相较同等功率等级的硅基功率器件,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)可以应用于更高开关速度,其开关瞬态特性更为复杂,开关瞬态解析建模也更加困难。该文总结现有的针对SiC MOSFET与二极管换流对的开关瞬态解析建模方法,在建模过程中依次引入各种简化假设,按照简化程度由低到高的顺序,梳理解析建模的逐步简化过程。通过对比,评估各模型的优缺点以及适用场合,对其中准确性、实用性都较强的分段线性模型进行详细介绍;之后,对开关瞬态建模中关键参数的建模方法进行总结与评价;最后,指出现有SiC MOSFET开关瞬态解析模型中存在的问题,并对其未来发展给出建议。