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关键词： 碳化硅MOSFET   有源驱动   栅极电流   电流过冲   电压过冲  

摘要： 受内部寄生参数与结电容的影响,碳化硅(SiC)功率器件在高速开关过程中存在极大的电流电压过冲与高频开关振荡,严重影响了SiC基变换器的运行可靠性。因此,该文首先对SiC MOSFET开关特性进行深入分析,揭示栅极电流与电流电压过冲的数学关系;然后提出一种变栅极电流的新型有源驱动电路;通过对SiC MOSFET开关瞬态的漏极电流变化率dI_(d)/dt、漏-源极电压变换率dV_(ds)/dt以及栅极电压V_(gs)的直接检测与反馈,在开关过程的电流和电压上升阶段对栅极电流进行主动调节,抑制电流电压过冲与振荡;最后在多个工况下对本文所提方案进行实验验证。结果表明,与常规驱动方案相比,该文方法减小了30%~50%的电流电压过冲,有效抑制振荡与电磁干扰,提高了SiC MOSFET变换器的运行可靠性。

关键词： 叠加定理   multisim仿真   实验教学  

摘要： 创新创业教育是一种新型教育理念,主要培养学生的创新精神和创业意识,对国家经济发展起到了重要作用,是经济快速发展的“直接驱动力”。文章研究了面向创新创业人才培养的电路分析基础课程在教学理念导向上、教学方式方法上、教学内容体系上、教学设置重构上的创新,为创新创业教育在教学改革上提供了一个新的方向,并针对叠加定理这个教学环节做了具体的分析。

关键词： silicon carbide(SiC)   short-circuit(SC)   super-junction(SJ)   trench MOSFET  

摘要： A novel 1200 V SiC super-junction(SJ)MOSFET with a partially widened pillar structure is proposed and investi-gated by using the two-dimensional numerical simulation *** on the SiC SJ MOSFET structure,a partially widened P-region is added at the SJ pillar region to improve the short-circuit(SC)*** investigating the position and doping concentration of the widened P-region,an optimal structure is *** the simulation results,the SC withstand times(SCWTs)of the conventional trench MOSFET(CT-MOSFET),the SJ MOSFET,and the proposed structure at 800 V DC bus voltage are 15μs,17μs,and 24μs,*** SCWTs of the proposed structure are increased by 60%and 41.2%in comparison with that of the other two *** main reason for the proposed structure with an enhanced SC capability is related to the effective suppression of saturation current at the high DC bias conditions by using a modu-lated P-pillar ***,a good Baliga's FOM(BV^(2)/R_(on))also can be achieved in the proposed structure due to the advantage of the SJ *** addition,the fabrication technology of the proposed structure is compatible with the standard epitaxy growth method used in the SJ *** a result,the SJ structure with this feasible optimization skill presents an effect on improving the SC reliability of the SiC SJ MOSFET without the degeneration of the Baliga's FOM.

关键词： atomic layer deposition Al_(2)O_(3)/GaN MOSFET   normally-off   interface/border traps   thermal oxidation-assisted wet etching  

摘要： Based on the self-terminating thermal oxidation-assisted wet etching technique,two kinds of enhancement mode Al_(2)O_(3)/GaN MOSFETs(metal-oxide-semiconductor field-effect transistors)separately with sapphire substrate and Si sub-strate are *** is found that the performance of sapphire substrate device is better than that of silicon *** these two devices,the maximum drain current of sapphire substrate device(401 mA/mm)is 1.76 times that of silicon substrate device(228 mA/mm),and the field-effect mobility(μ_(FEmax))of sapphire substrate device(176 cm^(2)/V·s)is 1.83 times that of silicon substrate device(96 cm^(2)/V·s).The conductive resistance of silicon substrate device is 21.2Ω-mm,while that of sapphire substrate device is only 15.2Ω·mm,which is 61%that of silicon substrate *** significant difference in performance between sapphire substrate and Si substrate is related to the differences in interface and border trap near Al_(2)O_(3)/GaN *** studies show that(i)interface/border trap density in the sapphire substrate device is one order of magnitude lower than in the Si substrate device,(ii)Both the border traps in Al_(2)O_(3) dielectric near Al_(2)O_(3)/GaN and the interface traps in Al_(2)O_(3)/GaN interface have a significantly effect on device channel mobility,and(iii)the properties of gallium nitride materials on different substrates are different due to wet *** research results in this work provide a reference for further optimizing the performances of silicon substrate devices.

关键词： 碳化硅结型肖特基二极管   碳化硅场效应晶体管   单粒子烧毁   计算机辅助设计   总剂量效应   位移损伤效应  

摘要： 基于第六代650 V碳化硅结型肖特基二极管(SiC JBS Diode)和第三代900 V碳化硅场效应晶体管(SiC MOSFET),开展SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。20~80 MeV质子单粒子效应实验中,SiC功率器件发生单粒子烧毁(SEB)时伴随着波浪形脉冲电流的产生,辐照后SEB器件的击穿特性完全丧失。SiC功率器件发生SEB时的累积质子注量随偏置电压的增大而减小。利用计算机辅助设计工具(TCAD)开展SiC MOSFET的单粒子效应仿真,结果表明,重离子从源极入射器件时,具有更短的SEB发生时间和更低的SEB阈值电压。栅-源拐角和衬底-外延层交界处为SiC MOSFET的SEB敏感区域,强电场强度和高电流密度的同时存在导致敏感区域产生过高的晶格温度。SiC MOSFET在栅压偏置(U_(GS)=3 V,U_(DS)=0 V)下开展钴源总剂量效应实验,相比于漏压偏置(U_(GS)=0 V,U_(DS)=300 V)和零压偏置(U_(GS)=U_(DS)=0 V),出现更严重的电学性能退化。利用中带电压法分析发现,栅极偏置下氧化层内的垂直电场提升了陷阱电荷的生成率,加剧了阈值电压的退化。中子位移损伤会导致SiC JBS二极管的正向电流和反向电流减小。在漏极偏置下进行中子位移损伤效应实验,SiC MOSFET的电学性能退化最严重。该研究为空间用SiC器件的辐射效应机理及抗辐射加固研究提供了一定的参考和支撑。

关键词： 碳化硅金属氧化物半导体场效应管   寄生参数   栅源电压   驱动参数设计  

摘要： 为减少碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的开关时间和导通电阻以提高效率,通常建议驱动电路采用更低的驱动电阻及更高的驱动电压。但是,由于实际驱动电路中存在寄生参数,过快的开关速度容易产生振荡影响栅极的可靠性,限制SiC MOSFET长期高效安全运行。文中以SiC MOSFET驱动电路为研究对象,分析SiC MOSFET开通瞬态过程,建立考虑电路主要寄生参数的数学模型;定量分析驱动电路参数、主电路寄生参数及工况等影响因素对栅源电压的影响规律;揭示栅源电压、实验测试点电压与驱动电压的区别及影响因素;综合考虑器件应力与损耗,提出一种驱动电路参数优化设计方法。实验结果验证了数学模型与分析的正确性。

关键词： 启动发电一体机   热设计   MOSFET   散热器   结构优化   同步整流  

摘要： 针对某款轻度混合动力汽车的皮带式启动发电一体机(BSG)控制器的散热问题,利用FloEFD进行数值模拟计算得出其原平行肋片散热器方案的温度场、流场分布,发现平行肋片的散热性差,肋片无法与空气充分接触散热。针对这些问题设计了三种新肋片结构的散热器,分别为直肋片、弯斜肋片和间隔型肋片。研究这三种肋片结构与肋片齿数耦合变化对控制器散热性能的影响,并对其中的最优方案采用控制变量法对肋片高度与厚度进行优化。结果表明:在肋片齿数少于33齿数时弯斜肋片和直肋片散热器的散热效果最优,在齿数增大到最大42齿数时三种散热器散热效果相近,33齿数直肋片散热器综合性价比最高。经过参数优化得出33齿数、厚2mm、高12mm直肋片散热器为最佳方案,可使MOS⁃FET平均温度降低5.26℃,最高温度降低5.14℃。通过实验证明了优化设计的正确性。研究结果对BSG控制器的散热设计提供了指导。

关键词： 精准教学   物理学科核心素养   学科教室   欧姆定律   自主设计实验   函数图像   教室环境   实验教学  

摘要： 物理学科教室是培养学生物理学科核心素养的助推器、催化剂。笔者在物理学科教室环境下以“欧姆定律”实验教学为载体,借助学生之前的实验录像进一步规范操作;通过小游戏“找不同”激发学生学习的兴趣,引发猜想;提供简单易得的器材支持学生自主设计实验;汇聚全班实验数据,引导学生共同分析函数图像,通过课堂精准教学和课后分层作业,实现教学提质增效,支撑学生自主创新,助力学生物理学科核心素养发展。

关键词： 碳化硅   MOSFET   体二极管   双极退化  

摘要： SiC MOSFET体二极管双极退化是由材料缺陷导致的退化现象,严重影响器件的可靠性,目前没有统一的试验方法,影响了器件的推广和应用。从加电模式、加电条件、试验时间和失效判据4个方面对体二极管双极退化可靠性试验方法进行了研究,并编制了体二极管双极退化可靠性试验方法草案。

关键词： 氧化镓   垂直型Ga_(2)O_(3)MOSFET   器件仿真   功率器件  

摘要： 本文设计了垂直增强型Ga_(2)O_(3)MOSFET器件,针对氧化镓材料的热导率低,通过研究不同晶向材料、不同热阻和不同温度下器件的输出特性,分析器件的温度分布特点,对Ga_(2)O_(3)MOSFET的热学特性进行分析.热导率模型通过研究氧化镓不同晶向时对器件的输出特性及温度分布的影响,得到[010]晶向的热导率最好,T=300 K时,比其他晶向的热导率高约0.1 W/cm K,相同电压下对应的输出饱和电流最大(V_(gs)=3 V时,I_(dsat)>400 A/cm^(2)).进一步研究了不同晶向Ga_(2)O_(3)MOSFET在不同环境温度时的输出特性曲线,随着热阻降低,器件边界散热能力提高,自热效应的影响被抑制,源漏饱和电流增大,边界热阻在0.01–0.005 cm^(2)K/W时可确保器件的正常工作.这些都为日后优化器件性能提供了可靠的方法和参考价值.