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采用缓冲层结构的脉冲功率开关RSD研究

作　者: 刘宝生
导　师: 余岳辉
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 脉冲功率技术 RSD 缓冲层 Rogowski线圈
分类号: TN786
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

在现代脉冲功率技术领域,高平均功率重复率脉冲功率技术的发展日益加快,这就对脉冲功率系统中的开关元件提出了更高的要求。脉冲功率开关RSD(Reversely Switched Dynistor)具有正向阻断电压高、通流能力强、高di/dt、导通时间短、长寿命和重复率高等特点,在脉冲功率系统中具有广阔的应用前景。从结构上看,RSD与普通晶闸管不同之处在于RSD的阳极为P区和N区相间排列的结构。RSD是通过N基区靠近P基区侧的一薄等离子体层触发,这可控等离子层是采用将器件上的外加电压极性作短时的反向来建立的。RSD的导通条件是预充电荷量必须大于临界预充电荷量Q Rcr。采用缓冲层结构可以使得采用更薄的硅片厚度即可达到相同的阻断电压,从而提高器件效率,通态和动态损耗也随之降低。这一结构必须与透明阳极结构相结合。透明阳极实际上是电子可以从中穿透而泄放的薄而掺杂浓度较低的阳极。在工艺上,可以采用磨角和少子寿命控制技术改善器件的特性。降低载流子寿命的方法主要有掺金、铂,电子辐照,轻离子辐照等方法。轻离子辐照可以对半导体器件局部进行寿命控制。过去,脉冲大电流的测试通常采用分流器测量,而分流器只能测量50KA以下的脉冲大电流。Rogowski线圈具有精度高、频率响应特性好、被测电路与测量回路之间无直接的联系等显著优点,本文研究采用Rogowski线圈测量,并获得了较好的效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 脉冲功率技术概述  9-11
  1.2 脉冲功率开关元件的发展概述  11-16
  1.3 本论文主要研究内容  16-17
2 RSD 结构及基本工作原理  17-29
  2.1 借助可控等离子层换流的原理  17-18
  2.2 RSD 基本结构  18-19
  2.3 RSD 的工作过程  19-24
  2.4 RSD 开通条件  24-28
  2.5 本章小结  28-29
3 缓冲层透明阳极结构及工艺研究  29-44
  3.1 缓冲层透明阳极机理  29-31
  3.2 新结构对开关特性的影响研究  31-35
  3.3 RSD 工艺研究  35-37
  3.4 改善RSD 特性的工艺措施  37-43
  3.5 本章小结  43-44
4 脉冲大电流的测量  44-53
  4.1 分流器测量原理  44-46
  4.2 ROGOWSKI 线圈测量原理  46-50
  4.3 实验结果与分析  50-52
  4.4 本章小结  52-53
5 结论  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文目录  59

采用缓冲层结构的脉冲功率开关RSD研究

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