隨著電力電子技術的進步,小功率開關電源的發(fā)展方向趨于高頻化與小型化,人們對其高效與高功率密度的需求日益強烈。繼硅和砷化鎵之后,半導體材料出現(xiàn)了第三代以氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料,其特點包括臨界擊穿電場高、飽和電子速度高、電子密度高、電子遷移率高及導熱率高等,是一種適用于高頻、高壓、高溫、大功率的抗福射等級高的半導體材料。作為新一代半導體器件,GaN器件具有替代逐漸達到理論極限的硅功率半導體器件的趨勢。Si MOSFET越來越難滿足未來功率變換裝置的要求,因此,氮化鎵功率晶體管應運而生。本文將EPC公司的低壓氮化鎵器件作為研究對象,首先介紹了本課題的研究背景與意義,氮化鎵發(fā)展歷程與發(fā)展現(xiàn)狀。對氮化鎵材料、器件與硅材料、器件進行對比分析,說明了其在寄生參數(shù)、開關頻率、封裝、功率密度、效率提高等方面的不同及其優(yōu)勢。然后闡述了寄生參數(shù)比如高頻回路電感,共源電感等對器件開關特性及驅動電路的可靠性的影響。并著重研究了氮化鎵器件的反向導通特性,以同步Buck為研究方案進行了兩組實驗,開關頻率1MHz,其中一組采用傳統(tǒng)驅動方式,另一組采用諧振驅動方式,每組都在同步續(xù)流管柵極加一偏置電壓,觀察反向壓... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 氮化鎵功率晶體管的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氮化鎵器件國內外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 氮化鎵器件市場應用
    1.3 模塊電源發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 模塊電源簡介
        1.3.2 模塊電源發(fā)展趨勢
    1.4 本文主要研究內容
第2章 氮化鎵功率晶體管的特性分析
    2.1 引言
    2.2 增強型氮化鎵器件的靜態(tài)特性
        2.2.1 氮化鎵材料特性
        2.2.2 氮化鎵器件結構和工作原理
    2.3 增強型氮化鎵器件的動態(tài)特性
        2.3.1 氮化鎵器件動態(tài)參數(shù)
        2.3.2 氮化鎵輸出特性
    2.4 驅動電路的設計
        2.4.1 米勒效應
        2.4.2 寄生參數(shù)的影響
        2.4.3 驅動電路及驅動芯片的選取
    2.5 本章小結
第3章 氮化鎵諧振驅動技術及其反向導通特性的研究
    3.1 引言
    3.2 反向導通特性
    3.3 諧振驅動技術
    3.4 偏置電壓的實現(xiàn)
        3.4.1 傳統(tǒng)驅動偏置電壓的實現(xiàn)
        3.4.2 諧振驅動偏置電壓的實現(xiàn)
        3.4.3 程序流程圖
    3.5 本章小結
第4章 四分之一磚模塊電源方案設計
    4.1 引言
    4.2 四分之一磚模塊電源拓撲選擇
        4.2.1 單端反激變換器
        4.2.2 單端正激變換器
        4.2.3 推挽變換器
        4.2.4 半橋變換器
        4.2.5 全橋變換器
    4.3 主電路參數(shù)設計
        4.3.1 變壓器參數(shù)計算
        4.3.2 主要元器件選型
    4.4 控制電路設計
        4.4.1 控制芯片簡介
        4.4.2 控制芯片功能介紹
        4.4.3 輔助電源設計
        4.4.4 補償參數(shù)設計
    4.5 本章小結
第5章 實驗結果
    5.1 引言
    5.2 反向導通特性實驗波形
        5.2.1 諧振驅動電路的實驗結果
        5.2.2 傳統(tǒng)驅動方式下同步Buck實驗波形
        5.2.3 諧振驅動方式下同步Buck實驗波形
    5.3 四分之一磚模塊電源實驗波形
        5.3.1 原副邊開關實驗波形
        5.3.2 軟啟動、關機實驗波形
        5.3.3 負載瞬態(tài)響應及輸出電壓紋波
        5.3.4 效率測試
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]具有高閾值電壓和超低柵漏電的400V常關型槽柵AlGaN/GaN金屬氧化物半導體高電子遷移率晶體管（英文）[J]. 趙勇兵,程哲,張韻,伊曉燕,王國宏.  電工技術學報. 2018(07)
[2]寄生參數(shù)對SiC MOSFET柵源極電壓影響的研究[J]. 巴騰飛,李艷,梁美.  電工技術學報. 2016(13)
[3]電力電子器件及其應用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 錢照明,張軍明,盛況.  中國電機工程學報. 2014(29)
[4]GaN基SBD功率器件研究進展[J]. 李迪,賈利芳,何志,樊中朝,王曉東,楊富華.  微納電子技術. 2014(05)
[5]氮化鎵功率晶體管三電平驅動技術[J]. 任小永,David Reusch,季澍,穆明凱,Fred C Lee.  電工技術學報. 2013(05)
[6]DC/DC模塊電源小型化技術研究[J]. 孟穎悟,董暉,但星亭.  電力電子技術. 2011(09)
[7]寬禁帶半導體電力電子器件研發(fā)新進展[J]. 陳治明.  電力電子技術. 2009(11)
[8]寬禁帶半導體SiC功率器件發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 張波,鄧小川,張有潤,李肇基.  中國電子科學研究院學報. 2009(02)
[9]氮化鎵器件技術與應用展望[J]. 于凌宇.  世界產(chǎn)品與技術. 2003(11)
[10]DC/DC模塊電源的發(fā)展方向與標準化[J]. 吳京文.  電子質量. 2003(03)

博士論文
[1]高效率高功率密度通信模塊電源技術的研究[D]. 任小永.南京航空航天大學 2008
[2]開關電源中磁性元件繞組損耗的分析與研究[D]. 曠建軍.南京航空航天大學 2007

碩士論文
[1]氮化鎵功率晶體管應用技術研究[D]. 孫彤.南京航空航天大學 2015



本文編號：3090474