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关键词： 问题情境   问题导向   助产术  

摘要： 基于苏格拉底“产婆术”要义,结合物理学科特点,在实践中提出“助产术”式物理教学设计.在教学中,通过4步走:起疑设问,“真问题”导入;激疑探问,“真实验”助解;质疑追问,“真场景”求解;多元评估,“真数据”求证;综合设计,“真反馈”修正,实践“助产术”闭环设计.同时,在教学实践中,营造“大胆猜测,小心求证”的民主学术环境,从而整体提升学生的物理观念和学科素养.

关键词： heavy ion   silicon carbide metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(SiC MOSFET)   drain–gate channel   drain–source channel   single event burnout   TCAD simulation  

摘要： Experiments and simulation studies on 283 MeV I ion induced single event effects of silicon carbide(SiC) metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFETs) were carried out. When the cumulative irradiation fluence of the SiC MOSFET reached 5×10^(6)ion·cm^(-2), the drain–gate channel current increased under 200 V drain voltage, the drain–gate channel current and the drain–source channel current increased under 350 V drain voltage. The device occurred single event burnout under 800 V drain voltage, resulting in a complete loss of breakdown voltage. Combined with emission microscope, scanning electron microscope and focused ion beam analysis, the device with increased drain–gate channel current and drain–source channel current was found to have drain–gate channel current leakage point and local source metal melt, and the device with single event burnout was found to have local melting of its gate, source, epitaxial layer and substrate. Combining with Monte Carlo simulation and TCAD electrothermal simulation, it was found that the initial area of single event burnout might occur at the source–gate corner or the substrate–epitaxial interface, electric field and current density both affected the lattice temperature peak. The excessive lattice temperature during the irradiation process appeared at the local source contact, which led to the drain–source channel damage. And the excessive electric field appeared in the gate oxide layer, resulting in drain–gate channel damage.

关键词： 小组合作   讨论交流   物理实验室   欧姆定律   电学知识   微信群   课余时间   小组成员  

摘要： “欧姆定律”是初中物理电学知识中一个非常重要的知识点,这部分内容与学生生活联系紧密,是学习电学知识和分析电路的基础。为了充分发挥班级小组作用,我引导同学自由结成小组并自行选举组长,然后再根据实际情况微调。小组成员利用课余时间在学校物理实验室进行实验,制作海报,同时利用小组微信群讨论交流,商讨设计方案,并不断改进实验方案。学生在小组合作中感受学习的快乐。

关键词： 悬浮控制器   高功率密度   碳化硅功率器件   IGBT  

摘要： 本文将以中低速磁浮列车的悬浮控制器为应用场景,通过选用FF200R12KT4(IGBT)和FF6MR12W2M1_B11(SiCMOSFET)两款功率器件搭建实验平台,计算分析比较了两种器件在相同工况下运行的功率损耗,并对其进行了仿真验证。随着磁浮车辆对小型化、轻量化、载重能力等需求的提高,研究高效率、高功率密度的功率器件在悬浮控制器中的应用迫在眉睫。与传统的IGBT功率器件相比,碳化硅功率器件具有寄生参数低,器件尺寸小,导通损耗低和工作频率高等优势。在相同工况条件下,碳化硅功率器件功耗低的特点,降低了系统对散热能力的需求,同时降低了系统的整体体积及重量。

关键词： 系统级封装   铜带夹扣   堆叠   电源SiP  

摘要： 采用系统级封装(System in Package,SiP)设计是实现电源小型化的有效方式之一。同步BUCK DC-DC变换器中的半桥功率开关MOSFET,通过堆叠工艺利用纵向空间,将芯片的占用面积降低了36%。MOSFET芯片表面做焊锡浸润材料金属化处理,直接与铜带夹扣锡膏烧焊,将电流路径电阻减小了约10倍,同时热传导效率得到了改善。通过多芯片微组装工艺,将电源控制器、MOSFET芯片、电感器及其他必要器件集成在BGA陶瓷封装内。研制的电源SiP样机尺寸为20 mm×18 mm×4.8 mm,可双通道独立输出15 A,或双通道并联输出30 A电流,电源转换效率达93%以上。

关键词： 辅助变流器   碳化硅   中频隔离   谐振软开关  

摘要： 目前国内高速列车的车载辅助变流器普遍采用传统的工频隔离方案。这种方案导致辅助变流器体积和重量大、效率低。随着节能降耗需求的进一步提高,用户对辅助变流系统的体积和重量等要求也越来越高。文中从工频辅助变流器和中频辅助变流器的方案对比出发,详细分析了中频辅助变流器的优势,并且随着碳化硅(Silicon Carbide,SiC)器件技术的不断成熟,中频辅助变流器在高速列车上的应用优势得到了进一步扩大。

关键词： SiC MOSFET   bipolar degradation   MOS-channel diode   reverse recovery  

摘要： A novel SiC double-trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor(MOSFET) with integrated MOS-channel diode is proposed and investigated by Sentaurus TCAD simulation. The new SiC MOSFET has a trench gate and a stepped-trench source, and features an integrated MOS-channel diode on the top sidewall of the source trench(MT MOS). In the reverse conduction state, the MOS-channel diode turns on firstly to prevent the internal parasitic body diode being activated, and thus reduces the turn-on voltage VFand suppresses the bipolar degradation phenomena. The VFof1.70 V(@Ids=-100 A/cm^(2)) for the SiC MT MOS is 38.2% lower than that of SiC double-trench MOSFET(DT MOS).Meanwhile, the reverse recovery charge Qrrof the MT MOS is 58.7% lower than that of the DT MOS at Iload= 700 A/cm^(2),and thus the reverse recovery loss is reduced. Furthermore, owing to the modulation effect induced by the double trenches,the MT MOS preserves the same superior forward conduction and blocking performance as those of DT MOS, with 22.9% and 18.2% improvement on breakdown voltage and RON,spcompared to the trench gate MOSFET with planar integrated SBD(ST MOS).

关键词： 全桥逆变器   寄生电容   寄生电感   开关损耗  

摘要： 忽略开关过程中寄生电感的变化对开关损耗的影响和导通过程中占空比变化对导通损耗的影响会降低三相全桥逆变器的损耗计算精度。为解决上述问题,提出了一种考虑寄生电容和寄生电感的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)物理模型,通过曲线拟合、分段取值法和振荡法获得寄生电容和寄生电感,分析了寄生电感对开关损耗的影响,推导出在空间矢量脉宽调制(SVPWM)下的平均导通损耗公式,得到三相全桥损耗。最后,通过对比开关损耗计算结果和PSpice仿真结果,验证了寄生电感的变化对开关损耗的影响;同时在基于SiC MOSFET的永磁同步电机控制系统上进行实验,验证了基于SiC MOSFET物理模型的损耗计算方法能提高逆变器的损耗计算精度。

关键词： MOSFET主开关   机械开关   升压驱动电路  

摘要： 在分析了传统机械开关缺点的基础上提出用NMOSFET替代机械开关的技术和实现方法,设计了一款性价比极高的高压侧NMOSFET升压驱动电路,并用软件仿真的方式验证了该项技术以及所设计的升压驱动电路的可行性,最后通过制作PCB实物的方式进一步证明了该方案的正确性。通过使用该项新技术,可以减小产品的体积,大幅延长开关的使用寿命,提高能源的利用率,降低主开关的成本,拓展产品的使用场合。

关键词： 项目式学习   核心素养   教学设计  

摘要： 在项目式学习的过程中,学生从真实情境的问题出发,通过真实性任务驱动学生自主学习.本文尝试在“欧姆定律在串并联电路的应用”教学中,运用项目式学习达成教学目标的同时,提高学生的核心素养.