质子辐照技术在软恢复二极管中的应用

介绍了质子能量与辐照深度的关系及质子剂量与软恢复二极管各项性能参数的关系,阐述了质子辐照技术的优越性,还介绢了在软恢复二极管研制中质子辐照配合电子辐照的实际应用。     

用于低压和高压器件的IGBT的额定过载特性

具有薄n基区和低掺杂场截止层新结构的非穿通绝缘栅双极型晶体管NPT IGBT明显降低了总损耗.特别是场截止概念与挖槽晶体管单元的结合能产生通态电压最小、开关损耗最低、载流子浓度近乎理想的器件.这种概念在600V～6.5 kV以上的IGBT和二极管中得到了发展.当折衷性能和总耐量与电压和电流额定值无关时,低压器件的开关特性与高压晶体管(VBr＞2 kV)的处理方法不同.采用HE-EMCON二极管和高达1 700 V的新型场截止NPT IGBT,几乎不受开关性能的限制,不过,需考虑的是外部栅极电阻必须取确定值.相比低压晶体管,高压器件的电流密度较低,因而高压二极管和IGBT中的"动态"电场强度更临界.     

轨道交通用750A/6500V高功率密度IGBT模块

通态损耗及开关损耗的降低是高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)设计与制造的关键。基于"U"形增强型双扩散金属氧化物半导体(DMOS~+)元胞结构、增强型受控缓冲层(CPT~+)及横向变掺杂集电极(VLDC)技术、横向变掺杂(VLD)终端结构等关键技术,研发了具有低通态损耗的6 500 V平面栅IGBT芯片及其配套快恢复二极管(FRD)芯片。将IGBT及FRD芯片封装成750 A/6 500 V IGBT模块并对其进行测试、试验,其动、静态特性与安全工作区(SOA)性能优良,满足我国高速动车组、大功率机车等轨道交通牵引的应用要求。     

IGBT模块功率损耗的产生机理、计算及模拟

分析了IGBT模块功耗的来源,根据其导通和开关波形讨论了功耗的定义和计算方法;介绍了如何根据模块数据手册估算IGBT及其续流二极管(FWD)的功耗,以及利用PSIM软件模拟模块在应用系统中的功耗;分别利用基本公式和PSIM软件模拟计算和比较了一个逆变电路中IGBT模块的功耗和最高结温。     

牵引用3300V IGBT/FRD芯片组设计与开发

针对轨道交通绝缘栅双极晶体管(IGBT)的应用特点,利用计算机仿真技术对终端结构进行优化,提高耐压特性;采用台面栅结构,提高开关速度;通过控制载流子注入效率,改善Vceon与Eoff的折中关系,降低芯片损耗;采用先进元胞设计技术,提高芯片短路能力,从而提高芯片可靠性;通过超低阳极掺杂控制阳极注入效率,免除局部寿命控制,降低FRD的反向漏电流。研究开发了3300V IGBT及其配套FRD芯片,满足轨道交通的应用要求。     

基于沟道状态的SiC MOSFET器件浪涌能力研究

得益于技术的进步,SiC MOSFET器件中的体二极管可靠性有极大的提升,并在部分领域和模块中取代了续流二极管。文章基于浪涌电流试验,对不同沟道状态下SiC MOSFET器件浪涌能力进行了深入研究。首先,搭建了浪涌电流试验平台,对CREE和Infineon两家公司的器件进行了浪涌电流试验;然后,测量和对比了试验前后器件的阈值电压、导通电阻、体二极管电压和漏极漏电流等特性的变化;最后,通过超声波扫描显微镜观察了器件失效前后内部结构的变化,并分析了器件的失效原因。试验结果表明,SiC MOSFET器件在浪涌电流冲击下,栅极可靠性和金属层可靠性共同决定了器件的可靠性:一方面,栅极可靠性高的器件,沟道导通有利于降低最高结温,提高浪涌电流下的可靠性;另一方面,栅极可靠性低的器件,沟道的关闭有利于保护栅极。     

发射极关断晶闸管的均匀开通

发射极关断(ETO)晶闸管是一种新型MOS可控晶闸管.由于它改善了开关性能,容易控制,因此适用于大功率变流器.文章分析了ETO的初次均匀开通过程.为了达到均匀开通,对于不同的ETO样品,说明了所要求的门极电流幅值和上升率.试验结果表明,ETO能够均匀开通,最大阳极电流上升率也能得到相应改善,同时还能缩短最小导通时间.     

二极管中点箝位型三电平逆变器低感母排的叠层布置

针对二极管中点箝位（NPC）三电平逆变器低感设计要求,分析了逆变器主电路强迫换流模式,介绍了低感母排布置原理及三种低感母排布置方案,仿真比较分析了各布置方案的优缺点以获得降低寄生电感的优化方案。     

一种采用无源软开关吸收电路技术的新型高效DC/DC变换器

主要从4个方面叙述了采用无源软开关吸收电路技术70 kW的DC/DC变换器,即(1)无源吸收电路的工作原理;(2)PWM控制方式的选择和比较;(3)大功率高频变压器的设计步骤;(4)一次侧整流电路二极管过冲电压限制以及吸收电阻的选型分析.最后给出了试验波形和效率曲线.     

一种基于IGBT的金属钽加热用大电流直流断路器的研制

在使用轫致辐射二极管产生X射线的应用中,需要可控的稳定直流电流对其阳极材料——金属钽进行加热。加热电流来自于大容量低压蓄电池,电流值需要到2 k A以上。为此,文章研制了一套基于功率IGBT的大直流断路器装置,用于控制蓄电池的放电,为金属钽加热提供稳定电流。设计过程中,利用IGBT栅极驱动改变IGBT关断速度,降低了电路中大杂散电感引起的高过压。现场试验结果表明,整套装置的持续直流电流、可关断电流和通态持续时间等指标完全满足设备需要。     

电动汽车驱动控制的PWM新技术

文章介绍了电动汽车交流驱动中采用确定脉宽调制(DPWM)技术和随机脉宽调制(RPWM)技术的比较研究结果.RPWM方法替代DPWM方法,采用Avant!公司先进的仿真软件SABER,其重点是降低电磁干扰(EMI).为了评估PWM技术对驱动性能的影响,同时对驱动效率,转矩脉动和电流控制系统动态响应进行了研究.文中考虑了逆变器开关频率随机变化定义的2种RPWM技术:一种技术是调制器的取样频率与开关频率同步变化;另一种技术是取样频率固定且等于平均开关频率.研究表明:在驱动性能几乎不受影响的同时,RPWM技术降低EMI的良好潜力,可使EMI下降10dB或更多.     

地铁牵引供电系统双向变流装置直流短路研究

采用以双向变流装置为核心的新型牵引供电系统方案,解决目前地铁牵引供电系统存在制动能量无法回收的问题。考虑到供电系统的可靠性,对新型供电系统直流侧的短路故障特性分段进行分析,IGBT(绝缘栅双极晶体管)反并联二极管处于续流或自然整流状态,存在较大的损坏风险。为了保护装置的IGBT反并联二极管,提出采用在功率模块中额外并联低内阻的功率二极管和设置直流侧电抗的方式,降低流过反并联二极管的短路电流。最终,搭建基于实际装置的仿真模型,通过仿真验证了直流短路分析的准确性。     

Nissan公司车用汽油机的废气净化技术

为了改善大气环境,从20世纪60年代起,汽车废气排放法规日益严格。目前,废气污染物的浓度被要求降至大气中含量的水平。降低汽车废气排放的要点如下：（1）在冷态下降低发动机机外排放;（2）利用发动机起动阶段的高温排气预热催化器;（3）改进催化器性能;（4）改进发动机控制技术。介绍了上述四个方面的相关技术。     

采用单电压源逆变器双异步电动机结构提高机车传动系统的性能

介绍了一种特殊的多电机多变流器系统(MMS)结构,即专为轨道牵引设计的单逆变器双电机结构.牵引设备必须具有良好的转矩响应,为了控制两台电动机的转矩,可以采用基于传统磁场定向控制(FOC)的协调控制结构.单逆变器双异步电动机传动系统可以提高机车性能,降低由内部和外部干扰产生的不良影响,对其系统性能与传统的机车传动控制系统的性能进行了比较.机车制造商已对仿真模型进行了确认.根据结果对这2种控制方式进行了性能分析,而且考虑了该牵引系统中的4种特性干扰.     

沟槽栅IGBT关键技术研究

与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。针对沟槽栅IGBT技术的挑战(主要包含沟槽刻蚀、栅氧生长、沟槽多晶硅填充等),研究并开发了沟槽栅一系列关键工艺:形貌优良的沟槽槽型,质量完好的栅氧生长工艺以及具备优良均匀性的原位掺杂多晶硅填充工艺等。采用改进工艺后的沟槽栅IGBT芯片具有良好的电学性能,展示出优异的栅氧特性,顺利通过了高温动、静态等多项测试,较平面栅IGBT体现出压降和损耗优势。     

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(二)

介绍了5.2 kV高压绝缘栅双极型晶体管(HV IGBTs)的成功串联应用.穿通型HV IGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题.可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰.阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小.文中集中讨论了穿通型HV IGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HV IGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致.未来先进的HV IGBT技术可完全减轻第一代HV IGBT串联时的困难.     

牵引电动机能耗的比较

铁路运营部门正尽力改善新干线和窄轨列车的运行能耗.列车传动系统最近大多采用感应电动机(IM),但预计永磁同步电动机(PMSM)用作牵引电动机,可以降低能耗,因为PMSM转子损耗比IM少.即使效率提高不多,也可明显节能,因为大量的能量消耗在列车运行中.文章通过数字仿真比较PMSM与IM的能耗,证实PMSM的能耗低.     

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(一)

介绍了5.2 kV高压绝缘栅双极型晶体管(HV IGBTs)的成功串联应用.穿通型HV IGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题.可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰.阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小.文中集中讨论了穿通型HV IGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HV IGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致.未来先进的HV IGBT技术可完全减轻第一代HV IGBT串联时的困难.     

TDZ Ⅲ型复合弹性轨枕的技术经济分析

我国既有铁路桥涵等地段的道床厚度普遍不足,成为制约既有铁路提速和重载发展的因素之一。通过对复合弹性轨枕的技术经济分析表明,既有线换铺弹性轨枕技术上是合理的,经济上是可行的。结合试验和工程实践,对桥上线路抬道作业和涵洞改造进行了分析比较,铺设复合弹性轨枕和轨下垫板费用低,改善了轨道结构的使用性能和轨道的各项动力性能,降低了道床残余变形累积速率,保持了道床的稳定性,减少了维护成本,降低了能耗和施工作业对运输生产的干扰。     

小型4缸汽油机系列的设计和升级改进（第2部分）

BMW公司和PSA公司合作开发成功一种1．4～1．6L的小型汽油机系列。这种先进的汽油机系列除了采用全可变气门机构、双涡道增压器、可调式机油泵和冷却水泵之外，还进一步改善了燃烧过程，减少了泵吸损失，降低了曲柄连杆机构和配气机构中的摩擦功率，同时不断地挖掘减少摩擦损失的潜力，使得所有机型的扭矩特性曲线更为丰满，燃油耗显著降低。2010年又进行了升级改进设计，在改善动力性能的同时，其燃油耗和排放大幅度降低，令世人所瞩目。这种集成了当代最先进技术的汽油机系列堪称同类型汽油机的典范，其在设计和升级改进方面的成功经验值得国内同行借鉴。