功率晶閘管在民用和工業(yè)領(lǐng)域的功率變換和功率控制系統(tǒng)中具有非常廣泛的應(yīng)用,但目前使用的晶閘管絕大多數(shù)仍是傳統(tǒng)的電控晶閘管,而少數(shù)能夠使用的光控晶閘管的核心部分是由兩個功率不同的管芯作為前后級組合而成,存在的突出問題是功耗大、工作速度慢、抗干擾能力弱,限制了其在新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。本論文針對這些問題,設(shè)計、研制一種光控晶閘管（Light Triggered Thyristors,LTT）,其驅(qū)動方式是用光控取代電控,它不但具有電控晶閘管的重復(fù)峰值電壓高、泄漏電流低、導(dǎo)通阻抗低等全部功能外,而且由于光觸發(fā)系統(tǒng)與主電路完全隔離的特點,所以它的安全系數(shù)更高,抗干擾能力更強。器件結(jié)構(gòu)是用單管芯集成取代雙管芯組合,以獲得更加優(yōu)越的器件性能。論文所做的主要工作和結(jié)果如下:1.本文系統(tǒng)描述了光控晶閘管的作用理論,特別是I-V特性、導(dǎo)通與阻斷能力、斷態(tài)臨界電壓上升率等器件物理機理;結(jié)合器件結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)之間的折中關(guān)系,對器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了理論分析和模擬仿真。2.本論文為解決光透入深度與光生電流之間的固有矛盾,提出去除傳統(tǒng)晶閘管的門極結(jié)構(gòu)改為叉指狀陰極結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案,經(jīng)計算,透光面積可達50... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球功率半導(dǎo)體市場區(qū)域分布以及企業(yè)市場占有率[3]

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文集成光控功率晶閘管的設(shè)計與研制3生標志著晶閘管器件從半控型器件正式進入了全控型器件時代[7]，而隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的沖突不斷加劇，國產(chǎn)化的晶閘管器件已經(jīng)成為國家急切發(fā)展的對象，國產(chǎn)替代進口是大勢所趨。表1-1晶閘管的分類分類方式分類關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式普通晶閘管雙向晶閘管[8-10]逆導(dǎo)晶閘管[11-12]門極關(guān)斷晶閘管[13-14]光控晶閘管引腳和極性二極晶閘管三極晶閘管四極晶閘管封裝形式螺栓形、平板形、圓殼形電容量大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管關(guān)斷速度普通晶閘管、高頻（快速）晶閘管[15]。光控晶閘管由于其主電路與觸發(fā)電路相互隔離，抗干擾能力強，且擁有電控晶閘管的功率大，效率高，安全系數(shù)高等優(yōu)點，因此在變頻、調(diào)相、變壓、開關(guān)、整流、增幅、逆變等領(lǐng)域上的應(yīng)用越來越廣泛，而近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，對光控晶閘管的光觸發(fā)功率、重復(fù)峰值電壓、泄漏電流等指標要求也越來越高。受到理論的限制，目前光控晶閘管的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用依然停留在低壓、低觸發(fā)率領(lǐng)域。圖1-3晶閘管的主要發(fā)展階段1.2.2光控晶閘管器件的研究現(xiàn)狀從20世紀50年代晶閘管被首次提出至今，光控晶閘管隨之誕生以來，光控

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文集成光控功率晶閘管的設(shè)計與研制4晶閘管器件不斷朝著更小的管芯面積、更小的開關(guān)損耗、更低的光觸發(fā)靈敏度的方向發(fā)展，而光控晶閘管器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各種電學(xué)參數(shù)之間存在著多種折中關(guān)系，在器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要做到統(tǒng)籌兼顧，其中最重要的是提升光控晶閘管器件光觸發(fā)靈敏度，同時保持正向阻斷能力與斷態(tài)臨界電壓上升率之間的折中關(guān)系。目前，在提升光控晶閘管器件光觸發(fā)靈敏度和正向阻斷能力與斷態(tài)臨界電壓上升率折中的關(guān)系方面，主要沿著兩條路線進行。一方面是門極光敏結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計，本文稱其為“單管集成”光控晶閘管。另一方面是通過小光控晶閘管驅(qū)動大電控晶閘管的設(shè)計，本文稱其為“雙管組合”的光控晶閘管的技術(shù)。1976年TempleVAK的研究小組首次通過修正門極結(jié)構(gòu)制造了大功率的光控晶閘管[16-18]。圖1-4V型門極結(jié)構(gòu)的光控晶閘管：（a）光控晶閘管模型，（b）光控晶閘管的伏安特性曲線，（c）關(guān)斷時間、峰值開啟電壓與輻照劑量的關(guān)系[18]1995年吉林大學(xué)的趙善麒教授研究小組也通過改進門極結(jié)構(gòu)，成功研制出

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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