文档介绍：ZP6000A8500V整流管的研制
李玉玲LI Yu-ling曰刘东LIU Dong曰马艳MA Yan(西安电力电子技术研究所,西安710061)(Xi'an Power Electronics Research Institute,Xi'an 710061,China)摘要院本文针对PIN 型整流管模型,全面优化了整流管设计制造过程,成功研制了世界上先进的ZP6000A/8500V 特高压整流管。
Abstract: Based on PIN type rectifier model, the design and manufacture process of the rectifier tube prehensively optimized,and the world's advanced ZP6000A/8500V high voltage rectifier is essfully ;阻断电压;通态压降;通流能力;反向恢复电荷;反向恢复时间Key words: rectifier tube;blocking voltage;pressure drop on state;flow capacity;reverse recovery charge;reverse recovery time中图分类号院TM461 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)06-0055-020 引言随着电力电子技术的快速发展,电力半导体器件在变流技术的领域得到了广泛的应用。随着变流装置输出功率的不断提高,迫切需要减少变流装置中逆变桥中整流管的串、并联的数目,提高单只器件的功率容量,从而使桥臂的均流、均压变得更为简单,方便设备的制造、养护和维修,提高运行的稳定性和可靠性,提高经济效益。因而研制大容量ZP6000A/8500V 特高压整流管就显得十分重要。
1 雪崩击穿电压与穿通电压本项目属于特高压超大功率电力半导体器件,应采用PIN[1]设计,PIN 型设计的元件耐压原理由PN 结的表面雪崩击穿电压与元件体内穿通电压共同决定。如图1 所示。
根据半导体器件理论[2]可知,雪崩击穿电压与电阻率、基区宽度有关,电阻率越高,基区宽度越大,雪崩击穿电压越高,表面雪崩击穿电压不仅与体内雪崩击穿电压有关,而且与结终端造型结构在有关;穿通电压主要与基区宽度有关,基区宽度越宽,整流管体内的耗尽层越不易发生穿通现象。而大功率整流管不仅
要求高阻断电压、大通流能力,而且要求低通态压降、快反向恢复时间(即体内储存较少的反向恢复电荷),这就要求整流管必须采用低电阻率硅单晶,并减薄基区宽度,可见它们之间存在一个最佳值,即阻断电压无限接近特定电阻率下雪崩电压和穿通电压。
通态压降与反向恢复时间图2 示出一维PIN 二极管结构。
该结构包括一个高阻N-区,以及扩散形成的P+及N-盾,可在获得较高的反向阻断电压前提下,得到较低的正向通压压降。该结构中,P+,N+区浓度高,体压降可忽略,而在高压整流管通态大注入条件下,N-区体压降为:UM= 3仪2qKT (Lda )2 (1)式中d 为N-区宽度;La 为双极扩散长度,La=姨DT ,D为双极扩散系数;T为N-区非平衡载流子寿命。
由上