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更新時(shí)間：2016-12-30 11:33:40瀏覽次數(shù)：953
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新型SiC光導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)特性研究
光導(dǎo)OMAL開關(guān)因其具備OMAL開關(guān)速度快、傳輸功率大、同步精度高、觸發(fā)抖動(dòng)小、器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、近乎*的光電隔離和不受電磁干擾等優(yōu)良特性在超寬帶脈沖，超快電子等領(lǐng)域表現(xiàn)出誘人的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。
新型SiC光導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)特性研究
OMAL開關(guān)是用于脈沖功率裝置的特殊OMAL開關(guān)，由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)通時(shí)間極短、通流能力大、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用；由于OMAL開關(guān)的性能直接影響裝置的輸出參數(shù)及穩(wěn)定性，因此它也為國(guó)內(nèi)外脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 本文研究的強(qiáng)流OMAL開關(guān)為直流高壓閉合OMAL開關(guān)，OMAL開關(guān)的放電電流峰值為300kA～400kA、持續(xù)時(shí)間為微秒量級(jí)。文章通過(guò)分析影響OMAL開關(guān)的通流能力、靜態(tài)特性、觸發(fā)特性等性能的因素，以及電極材料和絕緣材料對(duì)OMAL開關(guān)壽命的影響等，總結(jié)了OMAL開關(guān)的設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，找到了改進(jìn)OMAL開關(guān)性能的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，即： a)進(jìn)行OMAL開關(guān)的低電感設(shè)計(jì)，主要是盡量加大電極的外徑和火花通道的直徑，減小火花通道的長(zhǎng)度； b)進(jìn)行OMAL開關(guān)主電極的勻場(chǎng)設(shè)計(jì)，旨在提高其自擊穿電壓，并且使觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)在流柱形成和傳播途徑上具有較高的平均電場(chǎng)強(qiáng)度，從而減小OMAL開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間； c)觸發(fā)電極的形狀和位置對(duì)OMAL開關(guān)的觸發(fā)特性影響很大，在物理設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)調(diào)整其參數(shù)，使場(chǎng)畸變系數(shù)zui大；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在軸向和徑向方向均有準(zhǔn)確的定位； d)鎢銅合金電極耐燒蝕，但其金屬蒸汽對(duì)絕緣殼的濺射嚴(yán)重，需設(shè)計(jì)屏蔽罩等保護(hù)結(jié)構(gòu)，才能提高OMAL開關(guān)的壽命； e)有機(jī)玻璃比尼龍具有更好的絕緣性能，用其制造成絕緣殼有利于提高OMAL開關(guān)的壽命。 采用本文的研究方法及結(jié)果，已經(jīng)研制出放電電流峰值大于400kA、持續(xù)時(shí)間為13.5μs的OMAL開關(guān)，并成功地應(yīng)用于DPF裝置。首先對(duì)光導(dǎo)OMAL開關(guān)的發(fā)展歷史做了簡(jiǎn)要回顧，概述了光導(dǎo)OMAL開關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了光導(dǎo)OMAL開關(guān)的兩種主要的工作模式，同時(shí)對(duì)用于制作光導(dǎo)OMAL開關(guān)的半導(dǎo)體材料進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。在對(duì)光導(dǎo)OMAL開關(guān)材料分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的異質(zhì)結(jié)碳化硅光導(dǎo)OMAL開關(guān)器件結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以把碳化硅材料的優(yōu)良特性與光導(dǎo)OMAL開關(guān)的杰出優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，可以增大光導(dǎo)OMAL開關(guān)的有效面積，提高光導(dǎo)OMAL開關(guān)的耐高壓性能，提高OMAL開關(guān)的重復(fù)頻率。其次，建立了光導(dǎo)OMAL開關(guān)的等效模型，即把光導(dǎo)OMAL開關(guān)等效為一個(gè)時(shí)變電阻和間隙電容并聯(lián)的形式，通過(guò)求解載流子濃度的分布規(guī)律求得了時(shí)變電阻的表達(dá)式，同時(shí)參考經(jīng)驗(yàn)公式也得到了間隙電容的數(shù)值。
新型SiC光導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)特性研究
針對(duì)所建立的等效模型，計(jì)算模擬了光導(dǎo)OMAL開關(guān)在不同條件下載流子濃度的變化規(guī)律、激發(fā)光的波長(zhǎng)、激發(fā)光強(qiáng)度、OMAL開關(guān)電極間隙以及不同偏壓對(duì)光導(dǎo)OMAL開關(guān)特性的影響，zui后還對(duì)光導(dǎo)OMAL開關(guān)輸出進(jìn)行了頻譜特性分析。
