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关键词： 碳化硅   漏电退化   单粒子效应   抗辐照  

摘要： SiC MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)关键参数——结型场效应晶体管(JFET)区宽度一直被认为是SiC MOSFET单粒子效应的主要影响因素。针对这一影响因素,以同一结构不同JFET区宽度的1.2 kV SiC MOSFET器件为对象进行单粒子效应实验,探究JFET区宽度对器件单粒子烧毁阈值电压、漏电退化阈值电压以及负栅压条件下器件性能的影响。结果表明:随着JFET区宽度的减小,漏电退化阈值电压增大;减小器件JFET区宽度可有效改善器件的抗单粒子效应能力;在负栅压条件下对器件单粒子效应也会有此效果。采用Sentaurus TCAD进行模拟仿真,模拟结果证实,JFET区宽度以及负栅压的变化会影响氧化层下JFET区内空穴的积累,随之影响氧化层电场强度,从而影响器件单粒子漏电退化,与实验结果相符。以上结果为SiC MOSFET抗单粒子效应加固提供了理论基础。

关键词： 空间辐射   重离子   单粒子瞬态效应   混合模型仿真   电路响应  

摘要： 利用Sentaurus TCAD仿真软件,建立并校准了MOSFET仿真模型。分析了NMOS器件在重离子轰击下产生的SET波形。结果表明,轰击位置在漏极且入射角呈120°时,器件具有最大的峰值电流。通过建立MIX、TCAD、SPICE三种反相器模型并施加重离子轰击,研究了不同模拟方式下电路响应对SET波形的影响,指出了采用双指数电流源在SPICE电路中模拟的不准确性。采用MIX模型探究了器件结构及电路环境对SET波形的影响。结果表明,LET能量、栅极长度、轨电压和负载电容都会对SET波形脉宽及平台电流大小产生显著影响,说明了建立SET模拟波形时须综合考虑这些因素。

关键词： 储能变流器   功率单元   叠层母排   杂散电感  

摘要： 随着可再生能源的快速发展,储能变流器在新能源电网中发挥着至关重要的作用。针对基于SiC MOSFET的储能变流器功率单元,其中包含10 kV高压交流模块和750V低压直流模块,重点研究了功率单元的低感设计和散热设计方法,并提出了功率单元的整体设计方案。通过优化叠层母排的结构,将高压交流模块与低压直流模块的杂散电感分别降低至794μH和235μH,有效减小功率单元的关断过电压。通过热数值计算,确立了强迫风冷的散热方案,并设计了符合要求的散热器,使器件在运行过程中的最高温度不超过50℃。最后,搭建了功率单元样机并进行对拖实验,验证了叠层母排结构优化设计和功率单元散热设计方案的有效性。

关键词： Heterojunction   On-state resistance   Silicon carbide(4H-SiC)trench   metal-oxide-semiconductor field   effect transistors(MOSFETs)   Switching loss  

摘要： A silicon (Si)/silicon carbide (4H-SiC) heterojunction double-trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) (HDT-MOS) with the gate-controlled tunneling effect is proposed for the first time based on simulations. In this structure, the channel regions are made of Si to take advantage of its high channel mobility and carrier density. The voltage-withstanding region is made of 4H-SiC so that HDT-MOS has a high breakdown voltage (BV) similar to pure 4H-SiC double-trench MOSFETs (DT-MOSs). The gate-controlled tunneling effect indicates that the gate voltage (V_(G)) has a remarkable influence on the tunneling current of the heterojunction. The accumulation layer formed with positive VG can reduce the width of the Si/SiC heterointerface barrier, similar to the heavily doped region in an Ohmic contact. This narrower barrier is easier for electrons to tunnel through, resulting in a lower heterointerface resistance. Thus, with similar BV (approximately 1770 V), the specific on-state resistance (R_(ON-SP)) of HDT-MOS is reduced by 0.77 mΩ·cm^(2) compared with that of DT-MOS. The gate-to-drain charge (Q_(GD)) and switching loss of HDT-MOS are 52.14% and 22.59% lower than those of DT-MOS, respectively, due to the lower gate platform voltage (V_(GP)) and the corresponding smaller variation (ΔV_(GP)). The figure of merit (Q_(GD)×R_(ON-SP)) of HDT-MOS decreases by 61.25%. Moreover, the heterointerface charges can reduce RON-SP of HDT-MOS due to trap-assisted tunneling while the heterointerface traps show the opposite effect. Therefore, the HDT-MOS structure can significantly reduce the working loss of SiC MOSFET, leading to a lower temperature rise when the devices are applied in the system.

关键词： SiC MOSFET   辐射效应   单粒子效应   单粒子烧毁   单粒子栅穿   潜在损伤   辐照后栅应力  

摘要： 针对空间应用,开展SiC MOSFET单粒子效应试验研究。在加速器上用重离子辐照1200 V SiC MOSFET,离子线性能量传输(LET)在0.26~118 MeV·cm^(2)/mg之间,辐照中被试器件加50~600 V静态漏源偏置电压、栅源短接,实时测量电特性,进行辐照后栅应力(PIGS)测试。试验结果发现,50~100 V偏置电压下,离子引起瞬态电流,PIGS测试栅失效。分析认为离子引起栅氧化物潜在损伤,PIGS测试过程中,潜在损伤进一步退化导致栅失效。氧化物潜在损伤不仅与辐照偏置电压有关,还与入射离子LET和注量有关。PIGS测试需要的栅应力时间与潜在损伤程度有关,可超过300 s。并给出了电荷累积损伤模型。模型进行SiC MOSFET单粒子效应评估时,应考虑离子引起栅氧化物潜在损伤的影响,需根据轨道和任务周期确定试验离子注量,根据应用情况确定辐照偏置电压,并评估确定PIGS测试栅应力时间。

关键词： 纵向认知诊断模型   欧姆定律   形成性评价  

摘要： 利用纵向认知诊断模型,对两所中学前后两次物理欧姆定律教学测试结果进行对比研究.采用定性与定量方法,从横纵两个维度比较整体和个体的知识掌握状态及能力变化.研究表明:利用认知诊断结果实施补救教学的效果好于常用的错题讲解法.认知诊断模型能诊断教学症结,是指导个性化教学、开展形成性评价的重要手段.

关键词： 电源开关   半导体器件   分立器件   通孔   可靠性标准   产品阵容   稳健性   充电桩  

摘要： 基础半导体器件领域的高产能生产专家Nexperia今日宣布推出其首款碳化硅(SiC)MOSFET,并发布两款采用3引脚TO-247封装的1200 V分立器件,RDS(on)分别为40 mΩ和80 mΩ。NSF040120L3A0和NSF080120L3A0是Nexperia SiC MOSFET产品组合中首批发布的产品,随后Nexperia将持续扩大产品阵容,推出多款具有不同RDS(on)的器件,并提供通孔封装和表面贴装封装供选择。这次推出的两款器件可用性高,可满足电动汽车(EV)充电桩、不间断电源(UPS)以及太阳能和储能系统(ESS)逆变器等汽车和工业应用对高性能SiC MOSFET的需求。

关键词： GIS(HGIS)   回路电阻   电流电压法  

摘要： 电力设备在运行过程中,其设备材料的电气、机械等特性随着时间的推移,不可避免会出现不同程度的变化,如绝缘受潮、机械连杆变形、绝缘油受热分解等,严重时可能造成设备故障、跳闸。电气试验专业是设备运维部门一个重要的分支,主要负责监测、测试、跟踪电力设备相关特性,并在电力设备投运后,以检测绝缘特性为基础,开展预防性试验。本文主要研究基于电流电压法的GIS(HGIS)回路电阻测试接线问题,探究部分GIS(HGIS)结构测试回路电阻接线难题,研制新工具,使测试更方便。

关键词： 碳化硅   场效应管   功率器件  

摘要： 阐述一款40mΩ1 200V碳化硅场效应管的设计,可用于电源PFC应用,采用沟道自对准工艺,经过JFET注入、元胞、终端、面积等优化,最终碳化硅场效应管反向耐压大于1 500V,漏电流小于100μA,同时碳化硅场效应管导通电流大于66A,阈值电压>2.3V,最高工作结温高于150℃。

关键词： series   state   solid  

摘要： All-solid-state switches are one of the core components of pulsed power supply systems.However,the voltage level of a single switch is limited.By optimizing the chip structure,the voltage level of a single switch can be improved.Due to the immaturity of the production process and the positive correlation between the blocking voltage and the onresistance of the switch,it is difficult to improve the blocking voltage and the continuous forward current of a single switch simultaneously.The series-connected switch is a way to increase the switch's blocking voltage without reducing the switch's continuous forward current.Magnetically coupled isolated drive and resistor-capacitor forced voltage equalization techniques are investigated to increase the blocking voltage of the switches using multiple SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistors(MOSFETs)in series connections.Meanwhile,a special overcurrent protection scheme is designed to improve the reliability of the series-connected switch.Finally,a high-voltage solid-state switch is developed based on the SiC MOSFET series connections,whose output pulse width is adjustable from 20 to 300μs,frequency is adjustable from 1 Hz to 3 kHz,the maximum output voltage can reach 57 kV(1 Hz),and the overcurrent protection time is about 1μs.