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寄生参数对SiC MOSFET栅源极电压影响的研究 被引量:42
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作者 巴腾飞 李艳 梁美 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期64-73,共10页
为分析寄生参数对开关过程中碳化硅(Si C)MOSFET栅源极电压的影响,首先建立了基于同步Buck变换器的Si C MOSFET开通和关断过程的数学模型;然后通过仿真和实验结果对比,验证了寄生参数带来的影响;最后分析了开关过程中各寄生参数对Si C M... 为分析寄生参数对开关过程中碳化硅(Si C)MOSFET栅源极电压的影响,首先建立了基于同步Buck变换器的Si C MOSFET开通和关断过程的数学模型;然后通过仿真和实验结果对比,验证了寄生参数带来的影响;最后分析了开关过程中各寄生参数对Si C MOSFET栅源极电压的影响。 展开更多
关键词 SIC MOSFET 寄生参数 开关模型 栅源极电压
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基于栅极驱动回路的SiC MOSFET开关行为调控 被引量:23
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作者 曾正 邵伟华 +6 位作者 陈昊 胡博容 陈文锁 李辉 冉立 张瑜洁 秋琪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期1165-1176,共12页
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)与硅绝缘栅双极型晶体管相比,具有更低的开关损耗,更快的开关速度。但是,其高速开关过程对寄生参数非常敏感... 碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)与硅绝缘栅双极型晶体管相比,具有更低的开关损耗,更快的开关速度。但是,其高速开关过程对寄生参数非常敏感,容易激发高频振荡和过冲,给器件和电力电子装置的高效、安全运行带来不利影响。针对栅极驱动回路对器件开关行为的作用机理,基于电感钳位双脉冲测试电路,分析了SiC MOSFET开关过程的电路模型,并利用其数学模型分析了SiC MOSFET开关行为的典型特征,分析了不同栅极电阻、栅源电容、栅极驱动电压对开关行为的调控规律。分析发现,这些调控方法在抑制振荡和过冲的同时,会降低器件的响应速度,增加开关损耗。实验结果验证了模型与分析的正确性和有效性,可为SiC MOSFET的应用研究提供有益的支撑。 展开更多
关键词 SIC MOSFET 开关行为调控 栅极电阻 栅–源电容 驱动电压
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SiC MOSFET驱动特性及器件国产化后的影响分析 被引量:1
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作者 姚常智 张昊东 +1 位作者 申宏伟 王建军 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期138-145,164,共9页
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管SiC MOSFET(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)作为一种新型、广泛应用的开关器件,在实际应用中具有更快的开关速度和更低的器件损耗,可以提高变换器的效率,体现... 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管SiC MOSFET(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)作为一种新型、广泛应用的开关器件,在实际应用中具有更快的开关速度和更低的器件损耗,可以提高变换器的效率,体现更好的性能。针对SiC MOSFET驱动特性,分析寄生参数对其的影响;搭建双脉冲实验平台,分析栅源电压与SiC MOSFET导通时间的关系;针对现有国产SiC MOSFET存在的不足之处,基于搭建的实验平台及其他电源产品,对SiC MOSFET进行国产化器件替代后导通时间、驱动损耗及负压幅值变化的相关分析。 展开更多
关键词 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管 寄生参数 栅源电压 国产化
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基于声发射的Cascode型GaN HEMT器件机械应力波检测与分析 被引量:1
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作者 何赟泽 刘松源 +4 位作者 白芸 刘菲 耿学锋 任丹彤 唐锐洋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期750-760,共11页
近年来,以氮化镓(gallium nitride,Ga N)材料为代表的第三代功率半导体器件开始被广泛地应用于高压高温高频的工作场合。在这些环境下对器件进行及时、高效的无损检测可以防患于未然,减少或避免器件损伤带来的损失。文中基于声发射检测... 近年来,以氮化镓(gallium nitride,Ga N)材料为代表的第三代功率半导体器件开始被广泛地应用于高压高温高频的工作场合。在这些环境下对器件进行及时、高效的无损检测可以防患于未然,减少或避免器件损伤带来的损失。文中基于声发射检测技术,对目前应用较多的共栅共源型GaN高电子迁移率晶体管的机械应力波进行检测与分析。分别对器件散热侧和封装侧进行多组重复性实验,利用声发射探头采集其工作时发出的声信号并进行滤波分析,最后总结出该器件开通、关断应力波参数的特征和变化规律。旨在探究器件机械应力波受漏源电压以及栅源电压的影响规律,为下一步进行功率循环实验,建立器件健康状态与其机械应力波之间联系奠基。 展开更多
关键词 氮化镓高电子迁移率晶体管 机械应力波 漏源电压 栅源电压
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SiC MOSFET栅源回路参数的串联扰动研究 被引量:3
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作者 张宇 李先允 +3 位作者 王书征 唐昕杰 袁宇 卢乙 《电气传动》 2021年第16期33-38,共6页
为了使SiCMOSFET工程运用时避免串联扰动的威胁,研究栅源回路参数对串联扰动的影响是很有必要的。研究通过对栅源回路参数的调控,将串联扰动现象分为正压尖峰与负压尖峰两部分进行分析,确定影响串扰电压尖峰的参数,为驱动回路参数设计... 为了使SiCMOSFET工程运用时避免串联扰动的威胁,研究栅源回路参数对串联扰动的影响是很有必要的。研究通过对栅源回路参数的调控,将串联扰动现象分为正压尖峰与负压尖峰两部分进行分析,确定影响串扰电压尖峰的参数,为驱动回路参数设计提供方向性意见。首先建立拓扑简化模型,理论分析影响电压尖峰的栅源回路参数,随后搭建实验平台进行电压尖峰观测以及对理论分析进行实验验证,最后对实验波形进行分析。实验表明,当驱动电阻为0~20Ω、驱动杂散电感为0~300 nH、栅极电容为0~10 nF时,串联扰动随着桥臂自身驱动电阻、驱动杂散电感的增大而增大、随着栅极电容的增大而减小。此外,负载阻抗会影响负压尖峰,尖峰震荡同样会影响器件正常工作。 展开更多
关键词 碳化硅MOSFET 栅源回路 串联扰动 电压尖峰
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一种用于高压PMOSFET驱动器的电压跟随电路 被引量:2
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作者 师翔 崔玉旺 +3 位作者 赵永瑞 谭小燕 张浩 贾东东 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第3期198-202,222,共6页
通常PMOSFET栅源电压为-20~20 V,而用于GaN功率放大器的高压PMOSFET驱动器,其工作电压为28~50 V,因此需要一种新型电路结构来保证PMOSFET栅源电压工作在额定范围。设计了一种新型电压跟随电路,采用新型多环路负反馈结构,核心电路主要为... 通常PMOSFET栅源电压为-20~20 V,而用于GaN功率放大器的高压PMOSFET驱动器,其工作电压为28~50 V,因此需要一种新型电路结构来保证PMOSFET栅源电压工作在额定范围。设计了一种新型电压跟随电路,采用新型多环路负反馈结构,核心电路主要为电压基准单元、减法器单元、误差放大器单元和采样单元,可产生稳定的跟随电压。该电路具有宽电源电压范围、高输出稳定性以及低温度漂移等特性。基于0.5μm BCD工艺对电路进行流片,测试结果表明,采用该电路的驱动器芯片,其电源电压为15~50 V,输出电压变化量约为0.6 V,在-55~125℃温度范围内,电压漂移量约为0.12 V,满足大多数PMOSFET栅源电压的应用要求。 展开更多
关键词 PMOSFET驱动器 栅源电压 电压跟随电路 多环路负反馈 低温度漂移
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一种应用于PD的高精度限流保护调节电路
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作者 侯建侠 徐东明 周晓刚 《中国集成电路》 2013年第4期34-37,共4页
在POE(PowerOverEthernet)系统的终端受电设备中,限流保护调节电路保证了其稳定可靠工作。根据IEEE802.3af标准规定,受电设备开关电源启动到正常工作的过程中,电流要限制在100mA以内,在正常工作情况下电流要限制在390mA以下。本设计通... 在POE(PowerOverEthernet)系统的终端受电设备中,限流保护调节电路保证了其稳定可靠工作。根据IEEE802.3af标准规定,受电设备开关电源启动到正常工作的过程中,电流要限制在100mA以内,在正常工作情况下电流要限制在390mA以下。本设计通过栅源比例电阻使采样功率管栅源电压与输出功率管的栅源电压保持一致,采样功率管精确采样输出功率管的电流值,采样电流经栅源比例电阻转换为电压后,调节输出功率管栅源电压,来完成PD(PowerDevice)限流保护。 展开更多
关键词 受电设备 采样功率管 输出功率管 栅源比例电阻 栅源电压
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抑制SiC MOSFET桥臂串扰与栅源电压振荡的推挽式电容辅助电路分析及参数设计方法 被引量:4
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作者 李小强 林铭恩 +2 位作者 王文杰 吴富强 贺生鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期226-237,共12页
碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, SiC MOSFET)在高速开关中引起的桥臂串扰和栅极电压振荡严重制约了其开关速度。针对已提出的基于推挽式电容辅助电路(push-pull-capacito... 碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, SiC MOSFET)在高速开关中引起的桥臂串扰和栅极电压振荡严重制约了其开关速度。针对已提出的基于推挽式电容辅助电路(push-pull-capacitor auxiliary circuit, PPCAC)的SiC MOSFET驱动工作过程进行了进一步的分析。结合分析,将SiC MOSFET桥臂串扰以及漏源电压振荡引起的栅源电压振荡2个问题归一化,通过推挽电容充放电时刻以及桥臂串扰约束,提出了一种推挽电容参数设计方法。通过该设计方法,可使得PPCAC在抑制SiC MOSFET桥臂串扰与栅源电压振荡的基础上,改善其开通关断速度。实验结果验证了所提出设计的有效性。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 桥臂串扰 栅源电压振荡 推挽式电容辅助电路 开关速度
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基于干扰动态响应机理的SiC MOSFET驱动设计 被引量:7
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作者 邵天骢 郑琼林 +2 位作者 李志君 李虹 刘建强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第20期4204-4214,共11页
目前碳化硅(SiC)MOSFET大多沿用Si MOSFET和IGBT的驱动设计方法。然而,由于SiC MOSFET相比Si器件具有更高的开关速度,因而栅极内阻、驱动回路电感和功率回路电感导致的栅源电压干扰情况也值得探索。该文分析栅源电压干扰产生的过程,进... 目前碳化硅(SiC)MOSFET大多沿用Si MOSFET和IGBT的驱动设计方法。然而,由于SiC MOSFET相比Si器件具有更高的开关速度,因而栅极内阻、驱动回路电感和功率回路电感导致的栅源电压干扰情况也值得探索。该文分析栅源电压干扰产生的过程,进而归纳提炼出一种基于干扰动态响应机理的SiC MOSFET驱动参数标幺化设计方法。从开关结电容的等效电路出发,推导出功率回路和驱动回路的传递函数,基于驱动和功率双回路传递函数,研究揭示栅源电压的干扰动态响应机理。进而,引入标幺化的参数表达形式,以标准量化驱动参数对于栅源电压干扰传导路径的影响,提出基于干扰动态响应机理的SiC MOSFET驱动设计原则。最后,搭建双脉冲实验平台,验证该驱动设计原则的合理性。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 驱动设计 栅源电压干扰 动态响应
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一种全MOS低温漂电压基准源的研究 被引量:1
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作者 宋文青 于奇 +3 位作者 冯纯益 张军 朱波 郑杰 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期210-212,217,共4页
通过利用改进型低压Tracking-VGS结构的栅源电压差ΔVGS,对NMOS晶体管的阈值电压进行补偿,提出一种全MOS低温漂电压基准源结构,获得了电源抑制特性较好的低温漂基准电压。基于2.5V65nm标准CMOS工艺,对电路进行HSPICE仿真验证。结果显示:... 通过利用改进型低压Tracking-VGS结构的栅源电压差ΔVGS,对NMOS晶体管的阈值电压进行补偿,提出一种全MOS低温漂电压基准源结构,获得了电源抑制特性较好的低温漂基准电压。基于2.5V65nm标准CMOS工艺,对电路进行HSPICE仿真验证。结果显示:在-40℃~125℃温度范围内,基准电压为1.1V,温度系数为1.6×10-5/℃,电源抑制比为-51dB。 展开更多
关键词 Tracking-VGS 温度补偿 NMOS栅源电压 电压基准源
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栅源双场板对GaNHEMT器件性能的影响
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作者 王立东 王中健 +1 位作者 程新红 万里 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期7-12,共6页
本文对具有不同的栅源双场板结构的p-GaN栅HEMT器件的性能进行了比较,利用半导体器件仿真工具Synopsys TCAD对器件电学特性进行了分析。仿真结果显示:栅源复合场板结构能改善栅场板边缘的电场峰值,在源极场板边缘产生一个新的峰值,可使... 本文对具有不同的栅源双场板结构的p-GaN栅HEMT器件的性能进行了比较,利用半导体器件仿真工具Synopsys TCAD对器件电学特性进行了分析。仿真结果显示:栅源复合场板结构能改善栅场板边缘的电场峰值,在源极场板边缘产生一个新的峰值,可使器件的击穿电压提高到1365V;间断栅场板与源场板复合结构,能在场板间隙位置产生新的电场峰值,更充分的利用漂移区耐压,使其击穿电压值达到1478V;栅源复合间断场板结构能缓解源场板对栅间断处电场峰值的抑制作用,器件击穿电压提高到最大值1546V。 展开更多
关键词 A1GaN/GaN异质结 高迁移率晶体管(HEMT) 复合场板 电场峰值 击穿电压
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功率VDMOS器件中纵向电场的研究
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作者 任向兵 鲍嘉明 宁可庆 《电子设计工程》 2017年第8期83-86,共4页
本课题的研究目的旨在从改变功率VDMOS的结构参数入手得到外延层厚度和栅源电压对功率VDMOS纵向电场的影响,并且在结构参数变化的范围内分析出最大电场位置的变化,为优化器件的性能起到指导作用。通过二维仿真工具TSUPREM4和MEDICI仿真... 本课题的研究目的旨在从改变功率VDMOS的结构参数入手得到外延层厚度和栅源电压对功率VDMOS纵向电场的影响,并且在结构参数变化的范围内分析出最大电场位置的变化,为优化器件的性能起到指导作用。通过二维仿真工具TSUPREM4和MEDICI仿真器件的结构和电场并以图表的形式计算得到最大电场位置的变化趋势。通过修改器件的外延层厚度得到了在不同的参数下其纵向电场的分布接近封闭的拱形曲线并且随着外延层厚度的增加最大电场的位置接近线性的变化趋势,外延层厚度每增加1.5um到2.5um,最大电场点的位置会上升外延层厚度的百分之3到百分之6。改变器件的栅源电压使器件在进入准饱和区之后纵向电场分布十分稳定不在受栅源电压的影响而没有进入准饱和区时电场随着栅源电压的增大而增大。 展开更多
关键词 纵向电场 外延层厚度 栅源电压 准饱和效应
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槽栅槽源SOI LDMOS器件结构设计与仿真
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作者 石艳梅 刘继芝 +2 位作者 姚素英 丁燕红 张卫华 《南开大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期49-53,共5页
为了提高SOI(silicon on insulator)器件的击穿电压,同时降低器件的比导通电阻,提出一种槽栅槽源SOI LDMOS(lateral double-diffused metal oxide semiconductor)器件新结构.该结构采用了槽栅和槽源,在漂移区形成了纵向导电沟道和电子... 为了提高SOI(silicon on insulator)器件的击穿电压,同时降低器件的比导通电阻,提出一种槽栅槽源SOI LDMOS(lateral double-diffused metal oxide semiconductor)器件新结构.该结构采用了槽栅和槽源,在漂移区形成了纵向导电沟道和电子积累层,使器件保持了较短的电流传导路径,同时扩展了电流在纵向的传导面积,显著降低了器件的比导通电阻.槽栅调制了漂移区电场,同时,纵向栅氧层承担了部分漏极电压,使器件击穿电压得到提高.借助2维数值仿真软件MEDICI详细分析了器件的击穿特性和导通电阻特性.仿真结果表明:在保证最高优值的条件下,该结构的击穿电压和比导通电阻与传统SOI LDMOS相比,分别提高和降低了8%和45%. 展开更多
关键词 槽栅槽源 绝缘体上硅(SOI) 比导通电阻 击穿电压
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静电感应器件栅源击穿特性的改善 被引量:4
14
作者 杨建红 李思渊 王天民 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期36-38,共3页
对静电感应器件的栅源击穿特性做了实验研究。结果表明:当使用高阻单晶材料(ND=1×1014cm-3)作为芯片的衬底和沟道,沟道的半宽度小于零栅压耗尽层宽度且源区外延层掺杂浓度较高(Nepi>1×1016cm-... 对静电感应器件的栅源击穿特性做了实验研究。结果表明:当使用高阻单晶材料(ND=1×1014cm-3)作为芯片的衬底和沟道,沟道的半宽度小于零栅压耗尽层宽度且源区外延层掺杂浓度较高(Nepi>1×1016cm-3)时,器件的击穿电压BVgs0基本上局限在10V以下,与外延层的厚度没有明显关系。作者指出,静电感应器件栅源击穿的特点是由于沟道宽度较窄和源区与沟道区掺杂浓度差异较大两方面的因素共同决定的。在这种情况下,栅源击穿电压BVgs0与半导体的击穿电场Eb和沟道宽度W的关系可表示为BVgs0=1/2EbW。提高BVgd0的有效途径应是尽可能地使外延层的掺杂浓度和沟道(衬底)的掺杂浓度相接近。 展开更多
关键词 静电感应器件 栅源击穿电压 电力开关器件
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