文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
4H-SiC肖特基二极管在功率因数校正电路中的应用研究
姓名:夭雪
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张玉明
20100101
摘要宽禁带半导体材料蚱浣矶却蟆⒒鞔┑绯「摺⑷鹊悸蚀蟆⒎聪可以在高温、高压下工作,且具有正温度系数,电路中快恢复二本文对关损耗做了详尽的分析和讨论,介绍了各种际醯耐仄恕⒖刂萍翱刂菩片的封装和工作原理。仿真比较了有源缏泛臀拊碢电路,相对于无源性碢尽管电路结构较复杂,但电路性能有较好的改善,对于市场上的控制的际怯肧ü苁迪值模疚氖褂肅反向恢复问题,使续流二极管的管耗降低,开关管功耗降低左右,恢复特性好等优异特性,成为继、之后的新一代半导体材料。由材料制造的二极管反向恢复特性好等优点,有效解决了大功率极管开关损耗大,很难实现高频化的问题。奶匦浴⒐β室蚴亩ㄒ搴图扑恪电路中开%降低到%,值由岣叩.,且输出电压波动减小,本文重点是用芯片设计了一款输出的电路,针公司的,仿真比较了ぬ鼗ü苡τ迷诘缏分泻蟮路性能的改善,仿真结果表明,用娲鶶后,.:ぬ鼗ü开关损耗
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本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。幺重西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注并表示了谢意。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑本人签名:导师签名:
绪论第一章牧系慕樯以半导体硅为材料的电力电子器件发展到现在的绝缘栅双极型晶体管阶段,因为硅工艺的长足进步己使硅器件性能在很多方面都逼近的逐渐成熟,以碳化硅为主的宽禁带半导体电力电子器件的研发从世纪年代初逐渐受到关注,对宽禁带半导体功率器件的研发工作迅速展开,进段。研究表明【浚褂锰蓟璨牧现圃斓钠骷稍诠杵骷薹ǔ惺艿母呶绿了其理论极限,通过器件原理创新和电路结构的改善来提高电力电子器件的总体性能已经没有太大的发展空间,已经很难满足今后电力电子系统对整流器和功率开关器件在工作频率、阻断电压、通态电流以及高效、高温等方面的要求。于是,随着碳化硅逯票讣际跫暗;器件技术展很快,碳化硅肖特基势垒二极管于世纪初己进入商品化阶件下长时间稳定工作,最高工作温度可达妫杵骷惺艿淖罡呶度仅有妗L蓟枳魑R恢值湫偷目斫氲继宀牧希唤鼋矶瓤恚还有击穿电压高、载流子饱和漂移速度高、热导率高及热稳定性好等优点。如下表比较了燃钢挚斫氲继宀牧嫌隨牧系牡缪匦圆问金刚石第一章绪论表燃钢挚斫氲继宀牧嫌雜牧系缪Р问冉数∥注:迁移率上标蚦的值分别表示沿岷蚦轴。禁带宽度介电常迁移率击穿电场饱和漂移速热导率九痚度/./.甇.,,。痸.
ぬ鼗ü艿姆⒄在全面开展碳化硅功率器件研发后大约年时间,碳化硅肖特基二极管反向击穿电压比较低,最高也仅有的快恢复二极管的反向恢复时间最快也在几十纳秒范围内,二极管和开关管型化和轻薄化发展趋势,仍不能满足对高频大功率应用的需要。宽禁带半导能有效解决二极管在高频大功率应用中的不足。现在市场上已有耐压最高畲蟮缌的ぬ鼗ü芟盗胁烦鍪邸D脱向漏电流极小,几乎没有反向恢复时间等明显优点,其高温特性也非常好,从室温升高到的专用管壳,这些器件的实际工作温度可以超过妗目前已证实,几乎各种类型的电力电子器件都可用碳化硅材料来制造。尽管器件面积因受材料晶格缺陷的限制而远不能与硅器件相比,其额定通态电流远不及硅器件大,产量、成本,以及可靠性等商品化进程中不可回避的问题也远没有完全解决,但碳化硅器件在电力电子技术领域替代硅器件的进程已在世纪初拉水平相当的产品【。碳化硅纳唐坊玈的适用范围从榛仄件岣叩,今后还会更高,这不能说不是一个大的飞跃。目前能产销碳和龋返牡缌鞯燃兑烟岣到H绻蓟栊ぬ鼗评荻ü芴娲鶶旎指炊ü苡τ迷诳9氐源,功率因数校正或逆变装置中,可取得提高工作频率、大幅度降低功率损耗的明显效果,其总体效益远