功率开关器件

摘要： GaN功率开关器件界面态和缓冲层中深能级陷阱会导致高压电流坍塌和动态导通电阻退化.为提升高性能GaN功率开关器件抗高压性能,改善动态导通电阻退化能力,应采用极值性PEALD-AlN钝化技术设计高压状况下GaN功率开关器件,实现单片集成器件的目的,在去氧化层和氮化处理GaN功率开关器件表面后,采用高温LPCVD-SiNx钝化技术,使器件表面形成钝化层,抑制界面态导致的高压电流坍塌.同时,在高性能GaN功率开关器件电极附近注入磷离子,提升导通电阻性能,降低导通电阻退化速度.经过实验分析发现,经过极值性PEALD-AlN钝化后的GaN功率开关器件电流几乎无明显变化,在磷离子注入后,随着触发能量的变化,导通电阻变化较小,最小值达到3.16Ω/mm,即该方法能有效抗高压动态导通电阻退化.

摘要： 本文结合SiC MOSFET国际标准进展,分析了阈值电压漂移、偏压温度不稳定性、体二极管退化测试标准的制定难点;同时,根据国内外产业发展现状、我国技术标准进展,分析了测试设备精度、新型封装、动态可靠性等关键问题与标准制定面临的挑战,并提出了首先定位团体标准制定的工作机制,以期以技术标准的研制支撑产业的市场化发展.

摘要： 测试半导体GaN功率开关器件灵敏度对掌握器件性能具有重要意义,提出一种新型半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术.通过分析半导体GaN功率开关器件的导通电阻与击穿电压关系、空穴电流与栅极电流关系,掌握功率开关器件击穿机理,在此基础上,测试其灵敏度;根据灵敏度测试原理与微频通道衰减值周期检查原理,测量功率开关器件微频信号功率和微频通道衰减值,汇总微频通道衰减值和最后1次开关灵敏时的衰减值,得到其灵敏度.实验结果表明:所提测试技术在测量灵敏度过程中,平均测试误差为0.044 dB,仅平均花费9.61 ms,是一种高效、可靠的半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术.

摘要： 意法半导体最新推出两款快速启动的智能型功率开关器件(IPS),以满足更高的安全型应用需求。IPS160HF和IPS161HF,其导通延迟时间小于60μs,能够满足SIL Class-3的C、D类接口应用的标准要求。这两款产品具有8~60 V的宽输入电压范围,120 mΩ的最大开关导通电阻(RDS(on)),10μs的电压上升/下降时间,20μs的传输延迟,兼具灵活性、低耗散功率和快速响应。升级的诊断功能可以指示开路负载、过流关断和过热关闭,简化安全需求型的功能设计。

摘要： 本书系统介绍了逆变焊机的原理及设计方法,共分为5章。第1章介绍了焊机的发展过程:从弧焊发电机发展为逆变焊机,从晶闸管逆变焊机发展为IGBT逆变焊机,并向着数字化的方向发展。第2章介绍了逆变焊机的主电路设计、功率开关器件的选用和计算,以及控制电路的设计。

摘要： 意法半导体和CEA Tech下属的研究所Leti近日宣布合作研制硅基氮化镓（GaN）功率开关器件制造技术。该硅基氮化镓功率技术将让意法半导体能够满足高能效、高功率的应用需求,包括混动和电动汽车车载充电器、无线充电和服务器。本合作项目的重点是开发和检测在200mm晶片上制造的先进的硅基氮化镓功率二极管和晶体管架构。

摘要： 氮化镓(GaN)功率电子器件具有优异的电学特性,在高速、高温和大功率领域具有十分广阔的应用前景,满足下一代功率管理系统对高效节能、小型化和智能化的需求.P型栅和Cascode结构的常关型GaN器件已逐步实现产业化,但鉴于这两种器件结构本身存在的缺点,常关型GaN MOSFET器件方案备受关注.目前,GaN功率开关器件主要朝高频化发展,封装形式从直插型(TO)封装向贴片式(QFN)封装演变,为进一步消除寄生效应对器件高速开关特性造成的不良影响,驱动和功率器件集成的GaN功率集成电路(IC)技术被采用,单片集成的全GaN功率IC是未来的发展方向.%Gallium nitride(GaN)-based power devices have bright market prospects in the field of high-speed,hightemperature and high-power applications owing to their superior electrical properties.P-gate and cascode structure are applied in industrial productions and high-performance normally-off MOSFET gets increasingly attention in the industry.Currently,high frequency power switching is main development trend of GaN power devices.Their packaging formats evolve from transistor outline (TO) package to quad fiat no-lead (QFN) package and serious parasitic effects have adverse effect on the switching.GaN power intrgrated circuit(IC) technology,in which driver and power component are integrated together,can effectively eliminate the parasitic effects.Monolithic integrated full GaN power IC is the development direction in the future.

摘要： Insulated-gate gallium nitride (GaN)-based lateral power switch is the best candidate for next-generation GaN power electronic technology.The scientific and technical challenges towards high-performance GaN-on-Si metalinsulator (oxide)-semiconductor (MIS/MOS) high-electron-mobility transistors (HEMT) are systematically analyzed,including surface/interface states induced threshold voltage instability and dynamic on-resistance degradation,and controllability in enhancement-mode gate fabrication.State-of-the-art MIS/MOS-HEMT technologies are introduced,including engineering of surface/interface states on (Al)GaN,growth of high reliability gate dielectrics,and key technologies in fabrication of GaN-on-Si power devices in Si-complementary MOS(CMOS) foundries.%绝缘栅氮化镓(GaN)基平面功率开关器件是下一代GaN功率电子技术的最佳选择.在此从Si基GaN金属绝缘体(氧化物)半导体(MIS/MOS)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件面临的界面态和增强型栅产业化制备等方面入手,介绍了绝缘栅GaN基器件表界面态工程,高可靠栅介质及兼容互补MOS(CMOS)工艺的大尺寸Si基GaN器件制造等技术的研究进展,为绝缘栅GaN基平面功率开关器件的产业化应用奠定基础.

摘要： 多电平功率变换技术难以建立精确的模型,阻碍了相关研究的发展.本研究从能量域角度出发,利用键合图理论及受控结点的思想,建立了飞跨电容型三电平逆变器的键合图模型,并在20-sim平台中进行了仿真实验,验证了该模型的准确性和有效性.

摘要： 本文介绍了常开GaN功率开关器件是耗尽型GaN HEMT，其击穿电压的提高和栅漏间距、栅极漏侧电场分布以及体穿通、栅极漏电的抑制等因素密切相关。为改善栅极漏侧电场分布，采用双场板等器件结构。栅、源场板结构和导电衬底的背面场板效应以抑制电流崩塌，改善导通电阻。同时，本文还阐述了在逆变器或DC/DC转换器等功率开关应用中，由于故障安全设计的需要，希望常关型功率开关器件。常关型GaN功率开关器件是增强型GaN HEMT,采用栅极下P型A1(GaN)势垒，挖槽栅结构，氟等离子处理等技术可形成常关型功率开关器件;近期又发展了GaN混合MOS-HFET结构的常关型功率开关器件。 随着GaN功率开关器件的发展，美国DARPA继“宽禁带半导体用于射频电子”和“氮化嫁电子的下一代技术”两个项目之后，于2012年开始了“微尺度功率变换”项目。

摘要： 中山大学针对GaN功率开关器件的关键技术问题从事了以下几方面的初步工作。首先，在2英寸Si(111)衬底上制备了高质量的AlGaN/GaN异质结构材料:并对Si衬底上GaN材料在高电场下的漏电行为进行了分析;同时在Si衬底上GaN外延的基础上，采用选择区域外延技术制备了常关型AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管(HFET):针对马达驱动电路等应用中的功率开管单元需要具有反向续流功能的需求，首次提出了具备反向导通功能的RC-AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管;最后，在2英寸Si衬底上完成了AlGaN/GaN异质结构功率开关场效应晶体管器件(TO-220的封装)制备，最大输出电流可以达到近20安培。

摘要： 对功率开关器件缓冲电路的工作原理进行了分析,给出了缓冲电路关键器件参数值的选择方法,利用电路仿真软件Multisim对两种缓冲电路进行了仿真试验,分析了两种电路的异同并验证了其有效性。

摘要： 基于谐振技术本文提出了功率开关器件谐振驱动新原理.文中首先介绍功率开关器件谐振驱动的新思想,提出了基本谐振驱动电路,建立了它的数学分析模型,详细分析了功率开关器件谐振驱动的工作过程,由此探讨了不同工作情况功率开关器件谐振驱动频率与负载频率的关系,分析了它的基本特性,得出谐振驱动电路的基本设计参数.最后将谐振驱动电路应用在逆变电路中,理论研究和实际应用表明谐振驱动电路具有功耗小,节能,实现电路简单,具有较软的开关特性等优点.

摘要： 由于逆变器死区时间、开关时延以及功率开关器件(IGBT)正向管压降的影响,电压型PWM逆变器的输出电压发生了明显的畸变,使得许多交流调速方法在低速时控制性能不佳乃至无法实现调速.本文深入分析了死区时间和逆变器本身非线性特性对输出电压的影响,推导了电压误差的基本公式,对改善交流调速系统的低速性能具有参考价值。

摘要： 分析了一种具有无源无损能量吸收支路的反激变换电路,并对其各工作模式作近似计算.提出了吸收支路参数的选择方法,通过仿真分析确定出一组合理的参数.试制一台原理样机,实验结果表明明,该吸收支路有效解决了工作在电感电流断续(DCM)下,反激式变换器功率开关器件关断时产生的电压过冲问题,得到了满意的结果.

摘要： 本文首先介绍了未来功率器件材料——碳化硅的电气特性和物理特性,介绍了碳化硅在电力功率开关器件中的应用以及碳化硅器件的制造工艺.

摘要： 高频寄生参数是高频、大功率IGBT器件封装及其电力电子装置电磁兼容性(EMC)预测和设计的关键数据.本文介绍了一种通过电路测量法抽取IGBT封装寄生参数的新方法.从研究零电压、零电流开关条件下IGBT关断性能的非理想特性入手,用软开头测试电路测量抽取了发射极、集电极寄生电感;并通过栅极-发射极间阻抗的测量和分析,抽取了栅极寄生电感;同时研究还发现器件的寄生参数效应是形成关断性能非理想特性的主要原因;最后通过数字仿真结果和实测数据的对照,验证了本文寄生参数抽取方法的可靠性.

摘要： 高频寄生参数是高频、大功率IGBT器件封装及其电力电子装置电磁兼容性(EMC)预测和设计的关键数据.本文介绍了一种通过电路测量法抽取IGBT封装寄生参数的新方法.从研究零电压、零电流开关条件下IGBT关断性能的非理想特性入手,用软开头测试电路测量抽取了发射极、集电极寄生电感;并通过栅极-发射极间阻抗的测量和分析,抽取了栅极寄生电感;同时研究还发现器件的寄生参数效应是形成关断性能非理想特性的主要原因;最后通过数字仿真结果和实测数据的对照,验证了本文寄生参数抽取方法的可靠性.

摘要： 高频寄生参数是高频、大功率IGBT器件封装及其电力电子装置电磁兼容性(EMC)预测和设计的关键数据.本文介绍了一种通过电路测量法抽取IGBT封装寄生参数的新方法.从研究零电压、零电流开关条件下IGBT关断性能的非理想特性入手,用软开头测试电路测量抽取了发射极、集电极寄生电感;并通过栅极-发射极间阻抗的测量和分析,抽取了栅极寄生电感;同时研究还发现器件的寄生参数效应是形成关断性能非理想特性的主要原因;最后通过数字仿真结果和实测数据的对照,验证了本文寄生参数抽取方法的可靠性.

摘要： 本发明公开一种串联功率电力电子器件的动态均压保护方法、功率器件和可控避雷器阀开关。该方法在每个串联功率电力电子器件的两端并联金属氧化物电阻片，利用金属氧化物电阻片在达到拐点电压后阻抗迅速降低、释放过电压能量、抑制过电压幅值这一非线性特性，解决串联晶闸管开通和关断瞬间过冲电压问题。该方法即适用与传统RC回路受限制的特殊领域，也适用于RC吸收回路普遍适用的领域。由于并联电阻片方法实施方便、简单易行、成本低廉，是一种较为理想的串联功率电力电子器件均压保护方法。而相比RC吸收回路，金属氧化物电阻片具有产品性能稳定、不易损坏、使用寿命长、保护效果显著等优点。

摘要： 本发明公开一种串联功率电力电子器件的动态均压保护方法、功率器件和可控避雷器阀开关。该方法在每个串联功率电力电子器件的两端并联金属氧化物电阻片，利用金属氧化物电阻片在达到拐点电压后阻抗迅速降低、释放过电压能量、抑制过电压幅值这一非线性特性，解决串联晶闸管开通和关断瞬间过冲电压问题。该方法既适用与传统RC回路受限制的特殊领域，也适用于RC吸收回路普遍适用的领域。由于并联电阻片方法实施方便、简单易行、成本低廉，是一种较为理想的串联功率电力电子器件均压保护方法。而相比RC吸收回路，金属氧化物电阻片具有产品性能稳定、不易损坏、使用寿命长、保护效果显著等优点。

摘要： 本发明公开了一种开关变换器电路，包括作为主开关元件的具有达林顿结构的双极器件。开关控制电路向第一基极端子提供电流驱动以导通所述达林顿双极器件。开关控制电路向所述第一基极端子和内基极端子提供弛张电路关断所述达林顿双极器件。本发明还公开了使用达林顿结构相关的开关控制器IC。

摘要： 提供了一种功率器件和电子开关器件以在功率晶体管的栅极未被有效(接通)控制信号驱动时将常关氮化镓(GaN)功率晶体管(诸如栅极注入晶体管(GIT))可靠地保持在非导通状态。这是通过在功率晶体管的栅极与源极之间耦接常通下拉晶体管来实现的，使得当未将功率晶体管设定为其导通状态时，下拉晶体管将栅极短路至源极。下拉晶体管优选地与功率晶体管位于同一半导体管芯上，并且非常靠近功率晶体管，以避免在功率晶体管栅极处的会无意地接通功率晶体管的寄生噪声。下拉控制电路耦接至下拉晶体管的栅极，并且在功率晶体管被设定为导通时自主关断该下拉晶体管。

摘要： 本实用新型涉及开关控制领域，更涉及功率开关控制电路和功率开关元件。本实用新型的功率开关控制电路，包括：一个电磁继电器、一个双向可控硅、一个电磁继电器的导通控制单元和一个双向可控硅的导通控制单元，该电磁继电器和该双向可控硅的开关两端彼此并联，该电磁继电器的控制端连接于该电磁继电器的导通控制单元，该双向可控硅的控制端连接于该双向可控硅的导通控制单元。本实用新型的功率开关元件是将一个双向可控硅的两个开关极T1、T2与一个电磁继电器的两个开关触点并联，以作为该功率开关元件的两个开关端，并将该双向可控硅和该电磁继电器封装一体。本实用新型用于功率负载的开关控制中。

摘要： 本实用新型涉及开关控制领域。本实用新型的功率开关控制电路，包括：一个电磁继电器、一个双向可控硅、一个温度保险丝、一个电磁继电器的导通控制单元和一个双向可控硅的导通控制单元，该温度保险丝的一端与该双向可控硅的一个开关端串联后，该电磁继电器的开关两端再分别并联于该温度保险丝的另一端和该双向可控硅的另一个开关端，该电磁继电器的控制端连接于该电磁继电器的导通控制单元，该双向可控硅的控制端连接于该双向可控硅的导通控制单元。本实用新型还提出一种功率开关元件、一种功率开关控制元件和一种电子元器件，用于在上述功率开关控制电路中。本实用新型用于功率负载的开关控制中。

摘要： 本发明涉及功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法，属于电力电子变换器控制领域。本发明包括一种以基本元器件构成的功率开关器件软开关检测电路以及功率开关器件的开关损耗动态优化方法。本发明所提出的软开关检测电路可用于检测低开关频率和高开关频率功率开关器件的开关状态。同时，该电路既可以用作软开关检测，又可实现关断损耗检测。本发明可使基于功率开关器件的变换器自动寻找到不同负载下的最佳开关状态，使其在宽负载范围内既保证功率开关器件的软开关状态，又使得关断损耗最小，同时本发明只需一套检测电路，提高了变换器的功率密度，减少了数字信号处理器的模数转换通道数。

摘要： 本发明提供了一种减小GaN功率开关器件电流坍塌的器件结构。所述结构包括Si衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、本征AlGaN层、掩膜介质层、绝缘栅介质层、源、漏、栅金属层以及源极下方的Mg注入层。该结构在衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结构形成二维电子气导电沟道，通过刻蚀掉栅极区域下方的钝化层和本征AlGaN层来实现增强型GaNMOS。本发明通过注入Mg离子，在源端形成的P型层与GaN缓冲层相连，该P型层可以在短时间内向GaN缓冲层提供大量空穴，缩短器件由关态到开态时GaN缓冲层的恢复时间，由此导通电阻大大减小。本发明有效地减小了GaN缓冲层缺陷所引起的电流坍塌，提高了器件开关速度，显著优化GaN功率器件的电学性能。

摘要： 本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及半导体紧急保护电路开关领域，具体涉及一种半导体器件及其制作方法、功率开关器件和功率放大器件：包含漏极、一侧和漏极欧姆接触的外延层、至少两组相对分离设置的与外延层的另一侧连接的第一空穴掺杂层、与第一空穴掺杂层暴露于半导体器件外部部分欧姆接触的栅极、与第一空穴掺杂层和外延层连接的第一电子掺杂层、第二电子掺杂层及源极；相邻的第一空穴掺杂层之间包含沟道区；第一电子掺杂层通过沟道区和外延层及第一空穴掺杂层连接。通过多次外延生长和离子注入，可以制备更窄和更短的沟道区，减少米勒电容影响，降低导通电阻和寄生参数，提升击穿电压；降低了器件尺寸和成本。

摘要： 本发明涉及功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法，属于电力电子变换器控制领域。本发明包括一种以基本元器件构成的功率开关器件软开关检测电路以及功率开关器件的开关损耗动态优化方法。本发明所提出的软开关检测电路可用于检测低开关频率和高开关频率功率开关器件的开关状态。同时，该电路既可以用作软开关检测，又可实现关断损耗检测。本发明可使基于功率开关器件的变换器自动寻找到不同负载下的最佳开关状态，使其在宽负载范围内既保证功率开关器件的软开关状态，又使得关断损耗最小，同时本发明只需一套检测电路，提高了变换器的功率密度，减少了数字信号处理器的模数转换通道数。