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            1. 侵权投诉

              基于硅元素加速质子辐照的功率晶闸管和二极管

              电子设计 ? 2021-04-14 14:44 ? 次阅读

              控制半导体元件各层中的复合特征是提高功率半导体器件(PSD)的性能和许多其他特性的最有效方法之一。本文介绍了基于硅元素加速质子辐照的此类技术的某些方面。

              一条用于PSD质子辐照的自动控制操作线,有助于选择性地引入重组中心,并以高达1000 μm的深度将氢原子注入到硅元素中。

              此处列出了借助质子辐照技术生产的快速晶闸管的一些特性。半导体具有非常短的关断时间,小的恢复电荷和低的峰值反向恢复电流。

              在质子辐照过程中,注入氢原子有助于在半导体元件的n层内部建立具有低电阻率的局部隐藏n层?;姑枋隽耸褂谜庵忠夭憷瓷哂性黾拥墓β嗜萘康墓β?a href='http://www.fwds3.com/tags/二极管/' target='_blank' class='arckwlink_hide'>二极管晶闸管(晶闸管)和半导体电压抑制器的可能性。

              质子辐照工业技术园区

              通过与理论和实验物理研究所以及全俄电工技术研究所的合作,Proton-Electrotex开发了一种低成本工业技术,用于半导体器件的质子辐照(图1)。

              技术复杂的基础是24 MeV线性质子加速器。该技术大楼包括用于在辐照前后放置带有半导体结构的弹药筒的盒子,用于移动和定位辐照结构的机械系统,用于控制辐照剂量和质子束特性的设备以及用于控制质子路径长度的活动铝屏在半导体结构中。专用的光束消散屏,加上用于移动和定位辐照结构的机械系统,可确保对直径最大为125 mm的晶片进行辐照。

              技术复杂性提供了以下可能性:

              连续辐照大型设备。最多可以辐照270个直径为95-105 mm的半导体元件,最多可以辐照360个直径为75-80 mm的元件,最多辐照450个直径为40-60 mm的元件,或者最多辐照900个直径为90-105毫米的元件。在工作循环中为24-32毫米。

              处理时间短。一个工作周期的持续时间为4-5小时,其中包括将半导体元件和工艺墨盒的放射性降低到安全水平所需的辐照后存储时间。

              辐射发生在空气环境中;在工作区域中不需要抽真空。

              控制质子束特性和辐照剂量??梢钥刂乒ぷ髑谥首拥牡缌髅芏群湍芷椎姆植?。这些测量是在工作循环之前的质子束测试期间由镶嵌电流接收器和移动屏幕系统执行的。在工作周期中,通过束流接收器对照射剂量进行常规控制。

              移动屏幕系统的远程控制,可改变辐照元件半导体层中的质子路径长度。半导体结构中质子路径长度的控制是通过在到达半导体表面之前改变质子束穿过的屏幕的总厚度来实现的。硅元素的质子路径长度可以在20-m的范围内在0-1000 μm范围内变化。

              辐射安全性高。

              pIYBAGB2jomAcdtIAAguqCAu6Ds281.png

              图1质子辐照半导体器件的工业技术综合体:1 –质子加速室; 2 –质子加速室。2 –辐照室;3 –控制室;4 –墨盒盒;5 –带有半导体元件的墨盒;6 –移动和定位墨盒的系统;7 –束流接收器矩阵;8 –移动式铝筛网系统,用于控制半导体元件中的质子路径长度;9 –束流接收器,用于常规控制辐照剂量;10 –质子束;11 –耗散屏幕

              质子辐照使得可以在半导体元件内部建立具有降低的载流子寿命的隐藏层以及具有注入的氢原子的隐藏层。硅元件深度上的典型技术分布如图2所示。

              这些都是:

              o4YBAGB2jpWANn0fAAARHPD65JM486.png

              其中t0和t是辐照前后的载流子寿命和注入的氢浓度。借助铝制筛网,改变质子路径长度Rp可以调整层的深度。

              具有降低的载流子寿命的层已成功用于许多类型的功率半导体器件中,以优化其动态特性[1、2、3]。

              注入的氢会刺激硅内部的施主类型中心,类似于施主掺杂物,这有助于建立电阻率改变的隐蔽层[4]。通过构建这样的层,可以改善高压抑制器和二极管晶闸管的特性,并且可以将这些?;ぴ傻狡渌氲继迤骷慕峁怪?。

              o4YBAGB2jqCAKotIAAHxJFm9Suo018.png

              图2具有少量反向恢复电荷的快速晶闸管系列

              这项技术的应用已允许生产具有减少的反向恢复电荷的一系列快速晶闸管。

              此类设备具有许多关键功能:

              通过晶闸管元件阴极侧的质子辐照来控制寿命。硅元素中质子路径终端的区域靠近pn结的阳极。因此,接近pn结阳极的寿命(ta)可以比接近集电极pn结的寿命(tc)小2到3倍。这样的轴向寿命轮廓允许优化VTM和Qrr之间的关系:通过使用此轴向轮廓而不是传统的均匀轮廓,可以在相同的VTM值下将Qrr值减小1.5倍至2倍。

              阴极短元素的致密网格。阴极短路分布在发射极区域内。接下来的元件位于约400 μm的距离处。该阴极短栅极在接近集电极pn结的相当长的寿命内允许很短的关断时间。

              分布式放大门(图3)。分布式栅极以及接近集电极pn结和p基极的相当高的寿命值,可快速打开所有晶闸管区域,降低了导通损耗能量,并提高了重复的di / dt速率和工作频率频率。

              contenteetimes-images-01rocketman-edntechprotonirradpwrsemif3x600.jpg

              图3晶闸管的硅元件直径为32、40、56或80毫米。

              表1列出了Qrr和tq的允许范围,阻断电压(UDRM,URRM),平均电流(ITAV)以及新晶闸管的其他参数和特性之间的关系。

              由于减小了Qrr和tq值,因此新晶闸管可以在1000-1500V阻断电压范围内高达30kHz的频率,在2200V阻断电压范围内高达10kHz的频率以及在3400V范围内从2-5 kHz的频带内工作。阻断电压范围。晶闸管元件的拓扑适用于高频。新设备可在重复di / dts为800-1250 A / μs的情况下可靠地运行。

              o4YBAGB2jr-AUfdzAAPDwgC1kt8724.png

              表1Qrr和tq的允许范围,阻断电压(UDRM,URRM),平均电流(ITAV)以及新晶闸管的其他参数和特性之间的关系

              具有隐藏的H感应层且电阻率常数降低的功率器件

              对称的电压抑制器,具有更高的功率容量

              图4显示了具有“常规”结构的对称雪崩电压抑制器,以及一种新器件,其中包含具有减小的电阻率的隐藏n层。

              pIYBAGB2jtaAYS-TAAfwScQcouE463.png

              图41-封装的铜触点;2 –半导体元件的接触金属化;3 –填充物;4 –半导体元件;5 –钼热补偿器

              对于“常规”结构设备,限制耗散功率和雪崩电流峰值以及最大可允许能量损耗的问题区域是与斜角相邻的外围区域。在该区域中,无论施加任何极性电压,电流密度都将增加,并且由于上触点尺寸小于半导体元件,因此散热效果非常差。这种新型结构的器件没有这个问题:雪崩电流不存在周边地区。这有助于增加峰值雪崩电流,峰值耗散功率和能量损耗。图5显示了具有新结构的对称雪崩抑制器的电流和电压特性曲线。半导体元件的直径为32 mm,雪崩击穿电压为–1650V。

              o4YBAGB2juOAA01uAAGvWOpcrZU253.png

              图5电流和电压的时间变化曲线(a),以及等温动态伏安图(b)。峰值冲击功率300 KW,单脉冲能量损失高达150 J

              高压脉冲二极管晶闸管

              高压脉冲二极管晶闸管可通过带有集成晶体管元件-电压抑制器的4层晶闸管元件生产(图6)。晶闸管元件是该器件的主要组件,在这种情况下,它起着高峰值电流开关的作用。集成在器件三层抑制器中的雪崩电流可切换晶闸管元件。如果晶闸管具有多相再生控制,则此元件可以位于任何放大区域内,甚至可以位于所有放大区域内。该设备可用作高功率,快速?;ぴ蛏仙奔渎矢叩牡缌骱偷缪孤龀蹇?。实验二极管晶闸管开关时的电流和电压示踪图如图7所示。该二极管晶闸管的半导体元件如图8所示。

              pIYBAGB2ju-AWx-bAAOGfPk1ec0948.png

              图6高压脉冲二极管晶闸管是在具有集成晶体管元件-电压抑制器的4层晶闸管元件的基础上生产的

              pIYBAGB2jvyAOFvWAAHTNwfbNfw999.png

              图7脉冲电流切换,上升时间速率为(a)约为5 kA / μs,(b)约为200 kA / μs

              pIYBAGB2jwuAW1R3AAI1lecgmzE219.png

              图8二极管晶闸管的半导体元件

              Vladimir Gubarev,Alexander Semenov和Alexey Surma来自Proton-Electrotex,Valery Stolbunov来自理论和实验物理研究所。

              参考

              Sawko DS,BartkoJ。通过质子辐照生产快速开关功率晶闸管。– IEEE Trans。核仁Sci。,1983,V.N9-30,N 2,第1756-1758页。

              Prikhodko A.,Surma A. Proton用完全压力触点照射了6kV GTO。– Conf。程序。的EPE'97,特隆赫姆,1997年,pp.1.507-1.512。

              Potaptchouk VA等。各种辐射处理过程中硅二极管层的终身损坏的区别:对功率损耗和反向恢复特性软度的影响– PCIM'2002 Proceedings,2002,第293-299页。

              VV科兹洛夫斯基。质子束对半导体的改性。S.-Pb.,Nauka,1993年。

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              电解液干涸是铝电解电容器失效的原因是什么

              基于集成门极换流晶闸管器件实现两电平变频器的设计

              在国际能源紧缺、全球气候变暖的严峻形势下,减少能源消耗、减少温室气体大量排放成为当务之急。实践证明,....
              的头像 电子设计 发表于 02-23 10:20 ? 626次 阅读
              基于集成门极换流晶闸管器件实现两电平变频器的设计

              全数字电子软起动器的基本原理及实现软硬件设计

              电子软起动器的诞生,已经从很大程度上提供了解决这个技术难题的有效手段,而且近年来随着电力电子技术以及....
              的头像 电子设计 发表于 02-20 09:49 ? 489次 阅读
              全数字电子软起动器的基本原理及实现软硬件设计

              晶闸管有哪些类型?四种晶闸管的详细介绍

              今天,小编将在这篇文章中为大家带来各种晶闸管的有关报道,主要包括光控晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管....
              的头像 Wildesbeast 发表于 02-13 18:00 ? 1335次 阅读
              晶闸管有哪些类型?四种晶闸管的详细介绍

              Nexperia计划提高全球产量并增加研发支出 满足不断增长的功率半导体需求

              通过新投资支持全球战略,满足不断增长的功率半导体需求并提升GaN工艺技术; 基础半导体器件领域的专家....
              的头像 inr999 发表于 02-11 01:14 ? 1336次 阅读
              Nexperia计划提高全球产量并增加研发支出 满足不断增长的功率半导体需求

              实现单闭环直流调速系统仿真的资料和工程文件免费下载

              本文档的主要内容详细介绍的是实现单闭环直流调速系统仿真的资料和工程文件免费下载。
              发表于 01-26 17:16 ? 86次 阅读
              实现单闭环直流调速系统仿真的资料和工程文件免费下载

              实现浪涌抗扰度测试的详细资料说明

              浪涌的产生1. 电力系统开关瞬态 (1)主要的电力系统切换骚扰,例如电容器的切换; (2)配电系统中....
              发表于 01-18 08:00 ? 106次 阅读
              实现浪涌抗扰度测试的详细资料说明

              SOI国际产业联盟加入SEMI,成为策略合作伙伴

              SOI国际产业联盟将继续履行其使命,加速SOI行业的发展,并为成员带来新的商机。
              的头像 西西 发表于 01-14 10:58 ? 402次 阅读
              SOI国际产业联盟加入SEMI,成为策略合作伙伴

              定时器电路的详细说明

              定时器电路是一种实用电路,包括固定时间定时器、时间可变定时器、倒计时定时器等。定时器启动后即自动运行....
              发表于 01-07 22:40 ? 116次 阅读
              定时器电路的详细说明

              元器件失效机理有哪些?

              温度变化对半导体器件的影响:构成双极型半导体器件的基本单元P-N结对温度的变化很敏感,当P-N结反向....
              的头像 旺材芯片 发表于 01-07 17:25 ? 648次 阅读
              元器件失效机理有哪些?

              电力电子器件分类_电力电子器件的特点

              在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路,称为主电路( MainPower Cir....
              的头像 电子魔法师 发表于 01-07 15:31 ? 1889次 阅读
              电力电子器件分类_电力电子器件的特点

              三极管的管型管脚测判方法与口诀

               找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间pn结的方向来确定管子的导电类型。将万用表....
              的头像 multisim 发表于 01-07 15:20 ? 605次 阅读
              三极管的管型管脚测判方法与口诀

              可关断晶闸管结构_可关断晶闸管优缺点

              可关断晶闸管的结构和普通单向晶闸管一样,也是由PNPN四层半导体构成,外部也有三个电极,即门极G、阳....
              的头像 电子魔法师 发表于 01-07 15:11 ? 867次 阅读
              可关断晶闸管结构_可关断晶闸管优缺点

              可关断晶闸管特性_可关断晶闸管的检测

              普通单向晶闸管靠控制极信号触发之后,撤掉信号也能维持导通。欲使其关断,必须切断电源或施以反向电压强行....
              的头像 电子魔法师 发表于 01-07 14:31 ? 433次 阅读
              可关断晶闸管特性_可关断晶闸管的检测

              旭宇光电拟冲刺A股IPO,华安证券担任其辅导机构

              旭宇光电成立于2011年,专业从事全波段(255nm-1600nm)半导体器件封装研发、制造、销售和....
              的头像 高工LED 发表于 01-05 16:14 ? 707次 阅读
              旭宇光电拟冲刺A股IPO,华安证券担任其辅导机构

              高级电力电子的学习课件PDF电子书免费下载

              本文档的主要内容详细介绍的是高级电力电子的学习课件PDF电子书免费下载包括了:1介绍,2功率二极体,....
              发表于 12-18 08:00 ? 167次 阅读
              高级电力电子的学习课件PDF电子书免费下载

              固态放电管(晶闸管)的工作原理

              半导体放电管也称晶闸管(SIDACtor Protection Thyristors)、固态放电管、半导体过电压?;て?。 工作原理:外加电压低于...
              发表于 12-15 15:21 ? 1020次 阅读
              固态放电管(晶闸管)的工作原理

              肖特基二极管的原理

              用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场,提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻,其掺杂浓度....
              的头像 电子电路 发表于 12-09 11:23 ? 828次 阅读
              肖特基二极管的原理

              晶闸管/二极管的主要参数

                1.正向平均电流IF(AV)  ?。?整流管)通态平均电流IT(AV)( 晶闸管)是指在规定的散热器温度THS或管壳温...
              发表于 12-08 17:20 ? 101次 阅读
              晶闸管/二极管的主要参数

              晶闸管的伏安特性是指什么

              晶闸管的伏安特性曲线是指晶闸管阳极电流IA、阳极与阴极之间电压UAK及控制极电流Ic之间的关系。
              的头像 电子魔法师 发表于 12-08 14:19 ? 876次 阅读
              晶闸管的伏安特性是指什么

              太赫兹射线可能有一系列令人眩晕的应用

              先前的研究表明,所谓的量子级联激光器可能会弥合这一鸿沟。这些器件的核心是由具有不同导电率的半导体材料....
              的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 12-07 16:06 ? 561次 阅读
              太赫兹射线可能有一系列令人眩晕的应用

              朝微电子的营收保持连续增长趋势

              对于半导体器件而言,航空航天领域的门槛很高,这也让朝微电子享受了这个领域发展的红利。目前,航空航天主....
              的头像 半导体投资联盟 发表于 12-04 11:42 ? 483次 阅读
              朝微电子的营收保持连续增长趋势

              朝微电子实现逾百项半导体器件国产化

              在此背景下,作为一家为军工集团、科研院所提供半导体分立器件和电源的公司,朝阳微电子科技股份有限公司(....
              的头像 半导体投资联盟 发表于 12-03 16:56 ? 491次 阅读
              朝微电子实现逾百项半导体器件国产化

              三速单相电动机开关调速的原理及软硬件的实现设计

              目前,三速单相电动机结构简单,成本较低,控制方便,它使电风扇具备高、中、低三档转速,提高了电风扇的供....
              的头像 电子设计 发表于 12-01 10:33 ? 2198次 阅读
              三速单相电动机开关调速的原理及软硬件的实现设计

              HARSVERT-A高压变频器的特点、原理及在除尘系统中的应用

              时光荏苒,斗转星移。弹指间,攀钢提钒炼钢厂的大方坯连铸、两座新转炉以及除尘系统拔地而起,无不成为每个....
              的头像 电子设计 发表于 12-01 10:10 ? 1563次 阅读
              HARSVERT-A高压变频器的特点、原理及在除尘系统中的应用

              占比最大的半导体出口关税究竟有何变化呢?

              对半导体器件最关键的硅材料皆从4%的基准税率朝零关税发展,而电子工业用直径在7.5厘米到30厘米范围....
              的头像 核芯产业观察 发表于 11-30 11:30 ? 715次 阅读
              占比最大的半导体出口关税究竟有何变化呢?

              芯闻精?。悍⒘μ蓟璋氲继迤骷?,致瞻科技完成Pre-A轮融资

              碳化硅半导体器件供应商致瞻科技有限公司获得Pre-A轮融资。11月20日,毅达资本在官方微信宣布,已....
              的头像 核芯产业观察 发表于 11-30 10:33 ? 566次 阅读
              芯闻精?。悍⒘μ蓟璋氲继迤骷?,致瞻科技完成Pre-A轮融资

              水泵控制器的工作原理_水泵控制器烧坏的原因

              水泵控制器是根据所检测到的水源状态,管道用水量和管道压力变化等数据去启动与停止水泵??梢杂裳沽?,压....
              的头像 电子魔法师 发表于 11-20 15:12 ? 2007次 阅读
              水泵控制器的工作原理_水泵控制器烧坏的原因

              X0115MUF STMicroelectronics X0115MUF1A敏感栅极SCR晶闸管

              oelectronics X0115MUF 1A敏感栅极SCR晶闸管适用于对可用栅极电流进行限制的所有应用。X0115MUF具有600V高阻断电压和750V浪涌峰值电压。这些特性让X0115MUF非常适合用于接地故障断路器 (GFCI) 和电弧故障断路器 (AFCI) 等应用。表面贴装SMBflat-3L封装可实现基于SMD的现代紧凑型设计,适用于自动化制造。3.4Mm爬电距离保证在2级污染环境中提供250V功能隔离 (UL 840)。 特性 通态RMS电流:1A 窄敏感栅极电流:30µA至150µA 断态重复峰值电压:600V 非重复浪涌峰值断态电压:750V 紧凑型超扁平SMBflat-3L封装,爬电距离为3.4mm 应用 接地故障断路器(GFCI、RCB、RCD) 电弧故障断路器 (AFCI) 电源中的过压跨接器?;? 电容点火电路 低功耗触发开关...
              发表于 10-21 11:15 ? 54次 阅读
              X0115MUF STMicroelectronics X0115MUF1A敏感栅极SCR晶闸管
              五大联赛下注平台