Применение тиристоров со статической индукцией в качестве быстрых ключей высокой мощности для мощных импульсных устройств
SHOZO ISHII1, JUN-ICHI NISHIZAWA2, NAOHIRO SHIMIZU3 and YUICHIRI IMANISHI3
1Department of Electrical & Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology,
2-12-1 O-okayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8552 (Japan)
2Semiconductor Research Institute, Semiconductor Research Foundation,
Kawauchi, Aoba-ku, Sendai 980-0862 (Japan)
3NGK Insulators Ltd., 2-56 Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya 467-8530,Japan
E-mail: nisizawa@hanken-sri.or.jp
Страницы: 891-896
Аннотация
Силовые полупроводниковые приборы широко используются в мощных импульсных устройствах. Первой целью в развитии приборов является получение высоких значений параметра di/dt, таких как у искровых разрядников, а именно: 1012 A/с. Мы провели изучение характеристик включения СИ-тиристоров для быстрых высоковольтных импульсных генераторов. СИ-тиристоры имеют структуру с захороненным затвором, в которой электроды затвора расположены в области n-базы. Поскольку СИ-тиристоры нормально включенные, на электроды затвора должно быть подано отрицательное смещение, чтобы поддерживать выключенное состояние. СИ-тиристоры во включенном состоянии ведут себя подобно pin-диодам. Мы охарактеризовали три типа СИ-тиристоров, два из которых были использованы в устройствах силовой электроники с номинальным напряжением 4000 В. Прибор, обозначенный как RT201, был разработан для мощных импульсных применений. Разница между ними заключается в структуре прибора вблизи анода. Для того чтобы улучшить характеристики выключения при использовании приборов в силовой электронике, обычно используются структуры с проницаемым затвором и короткозамкнутым анодом. Прибор RT201 с номинальным напряжением 5500 В имеет структуру с проницаемым затвором и не является прибором с короткозамкнутым анодом. Скорость включения в основном определяется скоростью инжекции носителей в область n-базы. Поэтому качество цепи управления затвором влияет на быстроту включения. При использовании вновь разработанного сильноточного драйвера затвора получено наиболее быстрое включение прибора RT201 с Tf = 35 нс и di/dt = 9.5*1010 A/с. Для того чтобы охарактеризовать работу в режиме повторений и при более высоком напряжении, мы сделали составную переключающую ячейку на СИ-тиристорах. Ячейка состояла из трех тиристоров, каждый из которых имел драйвер затвора. Переключающая ячейка успешно функционировала на частоте повторения 2 кГц на 10 кВ.
|
