文档介绍：ZP6000A8500V整流管的研制李玉玲LIYu-ling曰刘东LIUDongH马艳MAYan(西安电力电子技术研究所,西安710061)(Xi'anPowerElectronicsResearchInstitute,Xi'an710061,China)摘要院木文针对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:BasedonPINtyperectifiermodel,prehensivelyoptimized,andtheworld'sadvaneedZP6000A/;阻断电压;通态压降;通流能力;反向恢复电荷;反向恢复时间Keywords:rectifiertube;blockingvoltage;pressuredroponstate;flowcapacity;reverserecoverycharge;reverserecoverytime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I•分重要。,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⑵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牛穿通现象。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。。该结构包括-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二姨DT,D为双极扩散系数;T为N■区非平衡载流子寿命。由上式可知,UM正比于(d/La)2,欲获得低通态压降,就要减薄N■区或提高少子寿命。元件的反向恢复过程是正向导通时体内注入大量非平衡载流子消失和恢复阻断能力的过程,图3示出恢复过程中元件电流的变化[3]。通过电荷控制理论求解电荷方程可得反向恢复时间trr及反向恢复电荷Qrr:trr=coth(Lda)[1+Btgh2(Lda)]2TaQrr二摩