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高压FRD少子寿命控制技术研究
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作者 艾治州 李松岭 +2 位作者 张帮会 王二俊 张小辛 《固体电子学研究与进展》 CAS 2024年第2期173-177,共5页
快恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)常采用寿命控制技术来减小反向恢复时间,但也会改变其他电学性能。本文研究了扩铂工艺、电子辐照工艺以及结合扩铂和电子辐照工艺对1 700 V FRD的导通压降温度特性、反向恢复特性以及反向漏电流... 快恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)常采用寿命控制技术来减小反向恢复时间,但也会改变其他电学性能。本文研究了扩铂工艺、电子辐照工艺以及结合扩铂和电子辐照工艺对1 700 V FRD的导通压降温度特性、反向恢复特性以及反向漏电流的影响。实验结果表面:采用扩铂与电子辐照工艺后,FRD的导通压降分别呈现出负温度系数与正温度系数;结合两种工艺后,FRD的导通压降趋于零温度系数。此外,在导通压降近似为2 V时,扩铂后FRD的反向峰值电流为21.3 A,且反向漏电流最小;电子辐照后FRD的反向峰值电流为35.2 A,且反向漏电流最大;结合两种工艺后,发现反向漏电流介于两者之间,反向峰值电流为25.9 A,同时获得了较小的反向恢复电荷,大小为4148.9 nC。 展开更多
关键词 快恢复二极管 扩铂 电子辐照 温度系数 导通压降
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基于FRD芯片准TCP电流的IGBT模块老化在线监测方法 被引量:1
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作者 应晓亮 陈杰 +5 位作者 邓二平 贺之渊 杨艺烜 李强 赵志斌 黄永章 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第12期967-975,982,共10页
在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基... 在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基于此提出了在线监测IGBT模块中FRD键合线老化状态的方法。该方法无需结温测量,只需在FRD正向特性曲线的准TCP电流下监测正向压降,即可对FRD和整个IGBT模块的健康状态进行评估。实验测量得到了IGBT和FRD芯片的输出/正向特性曲线在不同键合线数量下的差异,验证了该方法的有效性,并与IGBT芯片的测量结果进行了对比,发现该方法在应用于FRD时灵敏度更高。 展开更多
关键词 在线监测 IGBT模块 快恢复二极管(frd) 温度补偿点(TCP) 键合线
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高压大功率FRD用硅外延片厚度测量方法 被引量:1
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作者 潘文宾 黄宇程 +1 位作者 王银海 杨帆 《电子与封装》 2019年第12期46-50,共5页
高压IGBT/FRD管(1200 V以上)用外延片外延厚度通常在100μm以上,远超常规外延材料,使用傅里叶红外光谱法(FTIR)测量时,往往光谱center burst出现变异,对测量结果计算造成误差。实验分析不同因素对光谱的影响,同时确认重掺衬底条件下光... 高压IGBT/FRD管(1200 V以上)用外延片外延厚度通常在100μm以上,远超常规外延材料,使用傅里叶红外光谱法(FTIR)测量时,往往光谱center burst出现变异,对测量结果计算造成误差。实验分析不同因素对光谱的影响,同时确认重掺衬底条件下光谱正向峰型稳定规律,重新定义取值峰,采用正向峰值计算方法避免产生测试误差,提高测试稳定性。 展开更多
关键词 高速恢复二极管 硅外延 厚层 FTIR 光谱变异
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高性能场终止寿命控制FRD芯片工艺研究 被引量:1
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作者 刘建华 郎金荣 周卫平 《集成电路应用》 2017年第8期45-50,共6页
快恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)是重要的功率器件,广泛应用于智能电网、新能源汽车、光伏和轨道牵引等重要场合,具有重要的战略意义和市场价值。为了突破FRD的关键技术瓶颈,本项目研究了高性能场终止寿命控制1 200 V等系列FRD... 快恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)是重要的功率器件,广泛应用于智能电网、新能源汽车、光伏和轨道牵引等重要场合,具有重要的战略意义和市场价值。为了突破FRD的关键技术瓶颈,本项目研究了高性能场终止寿命控制1 200 V等系列FRD芯片工艺技术。采用H+注入辐照局域寿命控制技术与电子辐照全局寿命控制技术,兼顾了提高软度因子和降低反向恢复时间两方面的关键性能要求。采用扩散片衬底引入场终止层结构极大地改善了快恢复二极管的软度因子,改善了正向导通压降V f,提高了器件的高温耐压特性。测试结果表明,研制的1 200 V FRD器件正向导通电压为1.6~2.0 V,反向击穿电压为1 270~1 380 V,反向恢复时间为100~200 ns,与国际同类高性能FRD器件性能相当。快速高可靠性FRD的成功研制,对我国突破高性能FRD在高端领域的制造工艺技术具有重要的意义。 展开更多
关键词 功率器件 快恢复二极管 载流子寿命控制 场终止 软度因子 半绝缘多晶硅
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1200V/75A IGBT与FRD芯片在功率模块中的性能优化
5
作者 赵哿 刘钺杨 +2 位作者 韩荣刚 金锐 于坤山 《智能电网》 2013年第2期42-46,共5页
介绍绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistors,IGBT)与快恢复二极管(fast recovery diode,FRD)匹配技术的特点和优势、应用前景及发展趋势。为更好地研究IGBT和FRD芯片在功率模块内的使用状况,结合国网智能电网研究院自... 介绍绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistors,IGBT)与快恢复二极管(fast recovery diode,FRD)匹配技术的特点和优势、应用前景及发展趋势。为更好地研究IGBT和FRD芯片在功率模块内的使用状况,结合国网智能电网研究院自主开发的1 200 V/75 A的IGBT和FRD芯片,得到相关的特性参数。将它们封装成功率模块,提出优化IGBT与FRD在功率模块中性能匹配优化的几种方法。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 快恢复二极管 匹配技术
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用于高压快恢复二极管的200mm硅外延材料的生长 被引量:7
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作者 张志勤 吴会旺 +1 位作者 袁肇耿 赵丽霞 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期129-133,159,共6页
1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延... 1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延层滑移线总长由原来的约90 mm降低至约15 mm。采用氢气变流量赶气工艺,外延层电阻率不均匀性由原来的约5%提升至小于3%。缓冲层结构生长之前,预生长本征覆盖层(帽层)可以降低缓冲层的过渡区宽度,由10μm降低至5μm,改善了缓冲层的有效厚度,同时也可以降低缓冲层的电阻率不均匀性,由2.5%降低至1.1%。以上措施的实施,满足了1 200 V FRD器件的材料指标要求,外延片出货量大幅度增加,提升了产业化水平。 展开更多
关键词 快恢复二极管(frd) 外延 滑移线 电阻率 不均匀性 缓冲层
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耐250°C高温的1200V-5A 4H-SiC JBS二极管 被引量:6
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作者 倪炜江 李宇柱 +3 位作者 李哲洋 李赟 陈辰 陈效建 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期478-480,549,共4页
采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅结势垒肖特基(JBS)二极管,耐压达到1200V,封装的器件电流室温达到5A(正向压降2.1V)。通过在不同工作温度下对比测试显示了直流特性随工作温度的变化情况,并验证至少在250°C下依旧能正常工作... 采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅结势垒肖特基(JBS)二极管,耐压达到1200V,封装的器件电流室温达到5A(正向压降2.1V)。通过在不同工作温度下对比测试显示了直流特性随工作温度的变化情况,并验证至少在250°C下依旧能正常工作。研制的1 200 V碳化硅JBS二极管和IXYS公司的600V硅快恢复二极管(Fastrecovery diode)进行了对比:室温动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省92%。这是国内首次报道的250°C高温下正常工作的碳化硅JBS二极管。 展开更多
关键词 4H碳化硅 结势垒肖特基二极管 快恢复二极管
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功率快恢复二极管反偏ESD机理分析 被引量:2
8
作者 魏峰 吴郁 +6 位作者 周新田 周东海 吴立成 贾云鹏 胡冬青 金锐 刘钺杨 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期629-634,共6页
功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以... 功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以及平缓发展三个阶段,分析了器件内部相应的一系列复杂变化。结果表明:器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等变化,最终导致电流在pn结拐角处形成局部集中。最后,分析了器件结构参数对抗ESD能力的影响。 展开更多
关键词 静电放电(ESD) 快恢复二极管(frd) 人体模型(HBM) 雪崩注入 临界场 背景掺杂
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PIN型快速恢复二极管的研究与应用 被引量:3
9
作者 韦文生 戴瑜兴 +1 位作者 张正江 李晶 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第19期17-20,共4页
剖析了改善快速恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)反向恢复性能的发射率控制及少子寿命控制的实施方案。探究了间接带隙半导体硅FRD与SiGe、GaN、SiC等直接带隙半导体FRD的反向恢复性能,介绍了SiC的欧姆接触技术。比较了硅FRD与碳化... 剖析了改善快速恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)反向恢复性能的发射率控制及少子寿命控制的实施方案。探究了间接带隙半导体硅FRD与SiGe、GaN、SiC等直接带隙半导体FRD的反向恢复性能,介绍了SiC的欧姆接触技术。比较了硅FRD与碳化硅FRD的实际应用效果,发现前者的反向及动态特性均落后于后者的性能,后者特别适合于高频、高电压、大功率技术领域的应用。 展开更多
关键词 快速恢复二极管发射率控制 少子寿命控制 硅碳化硅
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快速恢复外延二极管用150mm高均匀性硅外延材料的制备 被引量:9
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作者 李明达 李普生 《固体电子学研究与进展》 CSCD 北大核心 2017年第5期366-374,共9页
利用PE3061D型平板式外延炉,在150mm的重掺As的硅单晶衬底上采用化学气相沉积(CVD)方法制备参数可控且高均匀性的外延层,通过聚光灯、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg CV)等测试设备分别研... 利用PE3061D型平板式外延炉,在150mm的重掺As的硅单晶衬底上采用化学气相沉积(CVD)方法制备参数可控且高均匀性的外延层,通过聚光灯、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、微粗糙度、厚度、电阻率以及均匀性参数。采用了基座浅层包硅技术、周期性滞留层杂质稀释技术、高温快速二次本征生长技术、温场流场调控技术等新型工艺技术,使外延层厚度满足(15±2%)μm,电阻率满足(15±2%)Ω·cm的设计要求,片内厚度和电阻率不均匀性达到<2%的水平。制备的硅外延材料应用于FRED的试产,击穿电压高于125V,晶圆的成品率达到90%以上,满足了120VFRED器件使用要求,实现了自主可控。 展开更多
关键词 硅外延材料 均匀性 化学气相沉积 快速恢复外延二极管
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一种用于示波器校准的快沿信号产生方法 被引量:2
11
作者 付在明 王厚军 黄建国 《计量学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期459-462,共4页
提出了一种新的阶跃恢复二极管快沿的产生方法。利用肖特基二极管隔离直流偏置,采用电感阻止射频信号分流,串接电阻吸收反射改善快沿信号波形质量,而快沿标准化则决定于偏置电流与脉冲幅度的精度。设计了用于校准1GHz带宽示波器的快... 提出了一种新的阶跃恢复二极管快沿的产生方法。利用肖特基二极管隔离直流偏置,采用电感阻止射频信号分流,串接电阻吸收反射改善快沿信号波形质量,而快沿标准化则决定于偏置电流与脉冲幅度的精度。设计了用于校准1GHz带宽示波器的快沿电路,获得80ps上升时间,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 计量学 快沿信号 示波器校准 阶跃恢复二极管
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一种新型n^-区多层渐变掺杂SiGe/Si功率开关二极管 被引量:3
12
作者 马丽 高勇 王彩琳 《电子器件》 CAS 2004年第2期232-235,共4页
n- 区掺杂浓度采用多层渐变式结构的p+ (SiGe) n- n+ 异质结功率二极管 ,对该新结构的反向恢复特性及正反向I -V特性进行了模拟 ,从器件运行机理上对模拟结果做出了详细的分析。与n- 区固定掺杂的普通p+ (SiGe) n- n+ 二极管相比 ,... n- 区掺杂浓度采用多层渐变式结构的p+ (SiGe) n- n+ 异质结功率二极管 ,对该新结构的反向恢复特性及正反向I -V特性进行了模拟 ,从器件运行机理上对模拟结果做出了详细的分析。与n- 区固定掺杂的普通p+ (SiGe) n- n+ 二极管相比 ,在正向压降基本不发生变化的前提下 ,渐变掺杂后的器件反向恢复时间可缩短一半 ,反向峰值电流能降低 33% ,反向恢复软度因子可提高 1 5倍。并且 ,随着n- 区渐变掺杂的层数增多 ,反向恢复特性越好。 展开更多
关键词 SIGE/SI异质结 功率二极管 多层渐变掺杂 快速软恢复
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快恢复二极管软度参数的调整 被引量:1
13
作者 张华曹 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期16-18,共3页
探讨了快恢复二极管制造过程中, 选择适当的复合中心能级去调整快恢复二极管软度因子和软度的可行性。实验结果说明, 选用σp/σn 比值较小的复合中心能级可以改善二极管的软度参数。
关键词 二极管 快恢复二极管 软度参数 调整
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快速软恢复二极管的仿真设计
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作者 张海涛 张斌 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期73-76,共4页
讨论了快速软恢复二极管的工作原理及主要相关参数,利用软件SILVACO进行仿真设计并用于二极管的制作中。
关键词 仿真设计 快速二极管 软恢复 工作原理
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掺铂和电子辐照对快恢复二极管性能的影响 被引量:2
15
作者 赵豹 贾云鹏 +4 位作者 吴郁 胡冬青 周璇 李哲 谭健 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期37-41,共5页
寿命控制技术是现在广泛使用的方法,该方法旨在减少快恢复二极管(FRD)基区载流子寿命从而实现更小的反向恢复时间,同时不可避免地引起其他性能的变化。通过高能电子辐照和扩铂对1 200 V FRD进行了寿命控制,并对铂扩散和电子辐照样品在... 寿命控制技术是现在广泛使用的方法,该方法旨在减少快恢复二极管(FRD)基区载流子寿命从而实现更小的反向恢复时间,同时不可避免地引起其他性能的变化。通过高能电子辐照和扩铂对1 200 V FRD进行了寿命控制,并对铂扩散和电子辐照样品在正向压降温度特性、静态和反向恢复特性等方面进行了对比分析,发现铂扩散样品随扩铂温度的增加,其击穿电压变大;高能电子辐照器件呈现电压正温度系数,其正向压降和反向恢复时间(VF-trr)折中曲线更靠近原点。实验结果表明,高能电子辐照样品具有更好的温度系数、更好的VF-trr折中特性,然而反向电流在125℃却高达约210μA。 展开更多
关键词 寿命控制 扩铂 电子辐照 快恢复二极管(frd) 深能级瞬态谱(DLTS)
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局域铂掺杂寿命控制快恢复二极管的研究 被引量:4
16
作者 韩宝东 胡冬青 +2 位作者 谢书珊 贾云鹏 亢宝位 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期489-492,共4页
利用质子辐照感生的局域高浓度空位缺陷对样品表面层预生成的铂硅合金中的铂原子进行汲取,形成与感生缺陷分布相似的局域铂分布,首次实现了具有局域铂掺杂的快恢复二极管中的局域寿命控制技术。报告了改变质子注入剂量对二极管反向恢复... 利用质子辐照感生的局域高浓度空位缺陷对样品表面层预生成的铂硅合金中的铂原子进行汲取,形成与感生缺陷分布相似的局域铂分布,首次实现了具有局域铂掺杂的快恢复二极管中的局域寿命控制技术。报告了改变质子注入剂量对二极管反向恢复时间和反向漏电流等参数的影响。结果表明,当辐照剂量较低时,随着辐照剂量的增加,电活性铂浓度不断提高,器件性能不断优化。而辐照剂量增加到一定程度,有效区电活性铂杂质的浓度会趋向饱和,二极管反向恢复时间基本上不再继续减小。 展开更多
关键词 局域铂掺杂 铂汲取 辐照剂量 快恢复二极管
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一种双回路驱动的纳秒快前沿高重复频率脉冲源 被引量:4
17
作者 黄寅 孟永鹏 +3 位作者 黄彦钦 王亚杰 高新宇 成永红 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期114-122,共9页
为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。... 为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。首先计算了双回路驱动脉冲发生电路的主要元件参数,建立了DSRD的PSpice等效模型,通过仿真分析了脉冲电路输入电压、触发时间、负载电阻、DSRD寄生电容等对输出脉冲前沿、脉宽(半峰宽)、幅值的影响规律,并通过电路参数优化得到了预期的脉冲输出指标,所设计的双回路驱动脉冲发生电路有效提升了储能电感充放电效率,提高了脉冲源工作频率。根据所设计的电路参数,最终研制出一台输出前沿1.87 ns、脉宽8.3 ns、幅值1 kV、工作频率3 MHz的纳秒快前沿高重复频率脉冲电源,为研究脉冲功率环境下的电磁效应和防护提供了实验手段和技术支持。 展开更多
关键词 快前沿 高重频 脉冲源 漂移阶跃恢复二极管
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现代快恢复二极管设计方法的研究 被引量:5
18
作者 孙鹏飞 胡钦高 +1 位作者 邓锋 李宁家 《电子设计工程》 2013年第9期99-102,共4页
基于改善快恢复二极管的的动态特性,通过对二极管的横、纵向参数来进行分析,理论上提出了快恢复二极管的设计方法,并且结合SILVACO-TCAD仿真软件进行验证;得出了现代快恢复二极管应降低阳极浓度、减小基区少子寿命,采用加缓冲层的结论;... 基于改善快恢复二极管的的动态特性,通过对二极管的横、纵向参数来进行分析,理论上提出了快恢复二极管的设计方法,并且结合SILVACO-TCAD仿真软件进行验证;得出了现代快恢复二极管应降低阳极浓度、减小基区少子寿命,采用加缓冲层的结论;这种结构极大的改善了快恢复二极管的正向导通特性,达到了优化动态特性的目的。 展开更多
关键词 快恢复二极管 动态特性 反向恢复峰值电流 少子寿命
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基于DSRD的纳秒级固态脉冲发生器的研制 被引量:2
19
作者 张琦 宋法伦 +2 位作者 金晓 李飞 王淦平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第6期483-487,共5页
采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析... 采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析了电路参数对DSRD脉冲发生器系统输出波形的影响。针对脉冲发生器小型化的问题,将部分模块集成设计制作,优化布局,有效减少体积,减轻重量。结果表明:其输出电压可达3.74 kV,脉冲前沿8.2 ns,在重复频率200 Hz条件下可以稳定工作。研制出的脉冲发生器实现了较好的波形输出,为进一步实现固态脉冲源的小型化打下基础。 展开更多
关键词 漂移阶跃恢复二极管(DSRD) 脉冲发生器 固态化 快前沿 高重频
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快恢复二极管在直流脉宽调速系统中的应用
20
作者 余建华 《四川工业学院学报》 1999年第2期73-76,共4页
从理论和实际两个方面阐述了快恢复二极管在功率晶体管保护电路和直流电动机续流电路中的应用。
关键词 快恢复二极管 直流电机 GTR 脉宽调速系统
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