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关键词： 器件建模   SiC MOSFET   收敛性   参数提取   米勒电容   静态特性   动态特性  

摘要： 随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(SiliconCarbideMetal-Oxide-SiliconFieldEffectTransistor， SiCMOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大，对快速、准确的SiCMOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而，现有的SiCMOSFET模型尚不完善，无法兼顾电流-电压特性的高准确度和高收敛性，且对米勒电容在低漏源电压区域的变化特性建模存在较大误差。为此，提出了一种考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiCMOSFET模型。首先，在已有文献中不分段电流源模型的基础上，修正模型表达式，提高了电流-电压特性准确度。接着，基于对米勒电容分层耗尽特性物理过程的分析，建立了优化的米勒电容模型以描述全偏压下的电容-电压特性。模型参数可以完全通过数据手册按照参数提取方法和步骤提取，并分析了静态参数变化的动态特性产生影响机制。以SiCMOSFET器件 C3M0021120D为研究对象，在LTspice中搭建器件模型和仿真电路，并与静态特性测试与双脉冲动态特性测试结果进行对比。实验结果表明：所提模型的预测误差均在10%以内，验证了所提模型的有效性，体现了该模型具有被应用于碳化硅电力电子变换器设计与评估的潜力。

关键词： 碳化硅场效应晶体管   寄生参数   栅源电压   国产化  

摘要： 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)作为一种新型的广泛应用的开关器件，在实际应用中具有更快的开关速度和更低的器件损耗，可以提高变换器的效率，体现更好的性能。针对SiC MOSFET驱动特性，分析寄生参数对SiC MOSFET驱动特性的影响；搭建了双脉冲实验平台，分析了栅源电压与SiC MOSFET的导通时间的关系。现有的国产化SiC MOSFET存在不足之处，基于搭建的实验平台以及其他电源产品，对SiC MOSFET进行国产化器件替代后导通时间、驱动损耗以及负压幅值变化进行分析。

关键词： 物理学史   科学方法   欧姆   欧姆定律   电阻   电张力  

摘要： 目前欧姆定律相关的中文物理学史资料不够全面.通过文献比对、概念溯源、理论推演等方法可找寻出欧姆在3个探索阶段中用到的一些科学思维方式和科学研究方法,并初步发掘其育人功能.有利于物理教师把握欧姆探索过程和思维演进的全貌.

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： 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精确度较低的成因，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，结果证实了该文理论分析的正确性。

关键词： 动态高温反偏测试   退化机理   SiC MOSFET   可调dVds/dt  

摘要： 为研究SiC MOSFET在动态漏源应力下的退化机理，开发了一款具有dVds/dt可调功能，最高可达80 V/ns的动态反向偏置测试平台。针对商用SiC MOSFET进行了动态高温反偏实验，讨论了高电压变化率的动态漏源应力对SiC MOSFET电学特性的影响。实验结果显示器件的阈值电压和体二极管正向导通电压增加，说明器件JFET区上方的栅氧层和体二极管可能发生了退化。通过Sentaurus TCAD分析了在高漏源电压及高电压变化率下平面栅型SiC MOSFET的薄弱位置，在栅氧层交界处和体二极管区域设置了空穴陷阱，模拟动态高温反偏对SiC MOSFET动静态参数的影响。

关键词： 晶体管   碳化硅   测试系统   开关特性  

摘要： 以碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为代表的第3代半导体功率器件因其优异的开关特性,在新能源等领域被广泛应用,但面对高速开关耦合寄生参数所产生的负面效应,使得测试系统难以快速、准确评估其开关瞬态等相关参数。首先,根据改进的双脉冲模型设计了一种高精度测试系统,硬件主要包括功率测试板、集成脉冲发生器的控制板及驱动板,软件主要利用Keil编写控制板程序,LabVIEW进行用户界面设计。其次,还探讨了电压和电流测量技术、连接技术和测量数据的处理,并且结合器件数据手册及仿真结果分析实测结果,表明该系统测量误差小,量程大,抗干扰能力强,可信度高,能为优化第3代半导体器件和驱动电路的设计和应用提供有益支持。

关键词： 碳化硅器件   串扰抑制   桥式电路  

摘要： 碳化硅(SiC)器件开关速度快,在高压条件下串扰现象明显,串扰尖峰容易引起桥臂直通,损坏器件。此处基于桥式电路,考虑了SiC寄生参数的影响,分析了桥臂串扰现象的原因。提出了一种有源位的电路,可以有效抑制桥臂串扰尖峰,并且可以减小驱动电阻,减小开关损耗。此处搭建了桥式电路实验平台,通过实验验证了该方案的有效性。在相同电阻条件下可以减小62%串扰尖峰。

关键词： 隔离电源   过流保护   自锁型   固态分断  

摘要： 新能源汽车动力电池发生短路故障时,可靠、快速地实现分断保护对于保护人身财产安全至关重要。传统的热熔型熔断器无法在低倍电流工况下实现稳定分断,而新型的烟火型熔断器则存在控制器判断失效的情况下无法执行保护动作的风险。为满足新能源汽车功率回路快速、可靠、被动分断的需求,在此采用固态分断电路的基本原理,基于SiC MOSFET设计了一种自锁型无极性过流保护单元,额定载流60A,可以实现1.5倍分断保护(90A)。该电路采用隔离电源直驱拓扑,结构简单,性能稳定。测试结果显示,在此所设计的过流保护单元保护动作时间8.4ms,闭合动作时间22.8ms,分断动作时间3.1ms,满足新能源汽车应用要求。

关键词： 功率MOSFET   单粒子效应   抗辐射加固   单粒子烧毁   单粒子栅穿  

摘要： 针对功率MOSFET的单粒子效应(SEE)开展了工艺加固技术研究,在单粒子烧毁(SEB)加固方面采用优化的体区掺杂工艺,有效降低了寄生双极晶体管(BJT)增益,抑制了单粒子辐照下的电流正反馈机制。在单粒子栅穿(SEGR)加固方面,通过形成缓变掺杂的外延缓冲层来降低纵向电场梯度,减弱了非平衡载流子在栅敏感区的累积,并开发了台阶栅介质结构提升栅敏感区的临界场强。实验结果表明,经过加固的功率MOSFET在满额漏源工作电压和15 V栅源负偏电压的偏置条件下,单粒子烧毁和栅穿LET值大于75 MeV·cm^(2)/mg。在相同辐照条件下,加固器件的栅源负偏电压达到15~17 V,较加固前的7~10 V有显著提升。

关键词： 深度学习   油量表   滑动变阻器   欧姆定律  

摘要： 油量表电路的核心是滑动变阻器移动引起的动态电路,除了滑动变阻器有改变电阻的作用,还有一些敏感元件比如光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、气敏电阻等能将一些非电学量的变化转换成电学量——电阻的变化,基于此能将滑动变阻器的限流接法模型应用于多种情景,这给该模型更多的应用情境,并且能跟前后的知识比如热学、力学等相组合,用来考查学生的综合能力.教师在开展初三复习时须要设置合理的情境、驱动性的问题,让学生在教师的引导下深度学习,培养学生的核心素养.