Исследование устойчивости процесса переключения ДДРВ при вариации технологических параметров структур при параллельном и последовательном включении
Введение
Нано- и субнаносекундные электрические импульсы пиковой мощностью от мегаватт до тераватт используются в целом ряде областей самой современной техники, таких как релятивистская СВЧ-электроника, сверхширокополосная радиолокация, электромагнитное противодействие, исследование электромагнитной совместимости сложных систем, подземная радиолокация, системы питания лазеров и ускорителей и т.п. Мощные короткие импульсы используются также и в целом ряде направлений современной экспериментальной физики, например, в области управляемого термоядерного синтеза и в других крупномасштабных физических экспериментах [1].
Для генерирования мощных наносекундных импульсов имеются два подхода, различающихся по способу накопления энергии — накопление в емкостных накопителях (малоиндуктивные конденсаторы и формирующие линии) с последующей передачей энергии в нагрузку через замыкающий ключ и накопление в магнитном поле индуктивного контура с током; в последнем случае для передачи энергии
Содержание
Введение8
1 Обзор литературы и постановка задачи10
1.1 Общие сведения о полупроводниковых размыкателях тока10
1.1.1 Дрейфовый диод с резким восстановлением12
1.2 Преимущества карбида кремния18
1.3 Конструкции ДДРВ20
1.4 Применение ДДРВ24
1.5 Постановка задачи28
2 Теоретическое исследование дрейфовых диодов с резким восстановлением29
2.1 Разработка модели Si-ДДРВ29
2.2 Разработка структуры Si-ДДРВ. Приближенная оценка оптимальных параметров структуры ДДРВ36
2.3 Теоретическое исследование устойчивости процесса переключения ДДРВ при вариации технологических параметров структур при последовательном включении41
2.4 Теоретическое исследование устойчивости процесса переключения ДДРВ при вариации технологических параметров структур при параллельном включении55
2.5 Вывод по разделу66
3 Безопасность жизнедеятельности68
3.1 Основные положения68
3.2 Идентификация опасностей68
3.3 Методы снижения риска опасностей69
3.4 Вывод по разделу72
Заключение73
Список использованной литературы74
Список использованной литературы
Г.А. Месяц, “Генерирование мощных наносекундных импульсов (М.: Сов. Радио, 1974)И. В. Грехов, Г. А. Месяц, “Полупроводниковые наносекундные диоды для размыкания больших токов”.
С. А. Еремин, О. К. Мокеев, Ю. Р. Носов, “Полупроводниковые приборы с накоплением заряда и их применение”. М.: Советское радио, 1966.
Benda Н., Sреnkе E. “Reverce recovery processes in silicon power rectifiers” // Proc. IEEE. 1967. Vol. 55, N 8. P. 1331— 1354.
Грехов И. Я., Гейфман Е. М., Костина Л. С. “Исследование переходного процесса переключения силового диода с накоплением заряда” / / ЖТФ. 1983. Т. 53, № 4. С. 726— 729.
Ефанов В. М., Кардо-Сысоев А. Ф., Смирнова И. А. “Нестационарные процессы накопления и рассасывания электронно-дырочной плазмы в полупроводниках в сильных электрических полях” / / ФТП. 1986. Т. 20, вып. 2. С. 314-317.
Грехов И. В., Ефанов В. М., Кардо-Сысоев А . Ф., Шеидерей С. В. Формирование высоковольтных наносекупдных перепадов напряжения на диодах с дрейфовым механизмом восстановления напряжения / / Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9, вып. 7. С. 435—439.
Grekhov I. V., Efanov V. М., Kardo-Sysoev A . F., Shenderey S. У. Power drift step recovery diode // Sol. St. El. 1985. Vol. 28, N 6. P. 597-599.
Грехов И. В., Гейфман Е. М., Костина Л. С. ЖТФ 53 726 (1983)
Грехов И. В. и др. “Способ создания источника диффузии алюминия в кремний”, Авт. Свид. СССР №176989, приоритет от 6 июля 1964 г.
Landsberg P. T., Kousik G. S., J. Appl. Phys. 56 1696 (1984)
В. М. Тучкевич, И. В. Грехов, “Новые принципы коммутации больших мощностей полупроводниковыми приборами”
Журнал “Farnell”: “Wide-Bandgap Semiconductor: The Future of SiC and GaN Technology”.
И. В. Грехов, П. А. Иванов, А. С. Потапов, “Дрейфовый диод с резким восстановлением на основе карбида кремния”.
А. В. Афанасьев, Б. В. Иванов, В. А. Ильин, А. Ф. Кардо-Сысоев, В. В. Лучинин, Ф. Б. Серков, “Дрейфовые диоды с резким восстановлением на основе карбида кремния”.<
1.4 Применение ДДРВ
ДДРВ по сути является размыкателем тока, что дает возможность построения схем по двум основным вариантам [12].
а) ДДРВ замыкает накоротко линию передачи от генератора обостряемого импульса к нагрузке на время установления в линии требуемой амплитуды волны, а потом резко «открывает» линию. В этом случае фронт импульса в нагрузке определяется переходным процессом в ДДРВ, а длительность — задающим генератором.
б) Схема с промежуточным накоплением энергии в индуктивном накопителе, в которой выходной импульс формируется при резком обрыве тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных ДДРВ и индуктивности либо формирующей линии (ФЛ).
В таком генераторе формируется колоколообразный или прямоугольный (в случае ФЛ) импульс напряжения.
Рисунок 1.7 – Схема ДДРВ генератора наносекундных импульсов с нагрузкой, замыкаемой накоротко ДДРВ