本文關(guān)鍵詞：高壓SiC BJT在脈沖功率領(lǐng)域的快速驅(qū)動(dòng)電路研究

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【摘要】：本文主要研究應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)中的雙極型碳化硅半導(dǎo)體器件SiC BJT的快速驅(qū)動(dòng)電路,文中脈沖功率研究的重點(diǎn)是在SiC BJT基極追求極高的電流上升率di/dt 。設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路不僅可以用于SiC BJT,對(duì)SiC GTO驅(qū)動(dòng)電路的開發(fā)也具有借鑒意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：第一部分,研究脈沖功率技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、背景及意義；研究目前脈沖功率系統(tǒng)的組成方式,研究SiC功率器件的特性；調(diào)研了目前已發(fā)表的功率型BJT和GTO的驅(qū)動(dòng)電路的文獻(xiàn)資料。第二部分,提出一種采用電容器儲(chǔ)能的思想設(shè)計(jì)的SiC BJT驅(qū)動(dòng)電路和脈沖放電電路。脈沖放電時(shí),整個(gè)電路與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電學(xué)上的隔離。驅(qū)動(dòng)電路中的電容采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了充電電路。驅(qū)動(dòng)電路基于硅MOSFET和硅BJT兩級(jí)電路,能夠?qū)怦詈掀鞯碾娏鬟M(jìn)行快速放大。整個(gè)電路設(shè)計(jì)過程分為兩個(gè)階段,初始設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)過程中主要通過減小電路電感的方法來提高電流上升速率,驅(qū)動(dòng)電流的0-100mA的最短用時(shí)只需30ns；為了更進(jìn)一步將驅(qū)動(dòng)電流0-100mA的用時(shí)縮短到10ns以下,在初始設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),并提出了影響電流上升速率的幾大主要因素：驅(qū)動(dòng)電路電容的電壓與驅(qū)動(dòng)回路的阻抗優(yōu)化,驅(qū)動(dòng)回路的半導(dǎo)體器件的I-V特性,上級(jí)驅(qū)動(dòng)回路的驅(qū)動(dòng)速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,驅(qū)動(dòng)電流在脈沖放電中使SiC BJT從斷態(tài)過渡到通態(tài)的時(shí)間為6ns。該驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)思想對(duì)其他高壓雙極型功率半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)快速驅(qū)動(dòng)具有啟發(fā)意義,對(duì)高壓脈沖放電實(shí)驗(yàn)中脈沖放電電流的上升速率同樣具有指導(dǎo)意義。第三部分,在完成驅(qū)動(dòng)電路的研究和設(shè)計(jì)后使用SiC BJT進(jìn)行了脈沖放電實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明本驅(qū)動(dòng)電路可以驅(qū)動(dòng)SiC BJT快速開通,并總結(jié)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,相同放電電壓時(shí),驅(qū)動(dòng)電容電壓越高,驅(qū)動(dòng)電流上升速率越快,放電電流上升速率越快；相同驅(qū)動(dòng)電容電壓時(shí),放電電容電壓越高,驅(qū)動(dòng)電流上升速率越快,放電電流上升速率越快。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN322.8

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