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火花放电喷射等离子体触发气体开关导通特性及工作模式分析

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高电压技术 2015年第6期41卷 1830-1836页

作者：刘善红刘轩东李志兵颜湘莲铁维昊张乔根西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力科学研究院北京100192

为理解喷射等离子体触发气体开关的导通过程和触发机理,利用高速分幅相机拍摄火花放电喷射等离子体触发气体开关的导通过程,结合开关导通时延测量,研究了该开关在10%~90%工作系数下的触发导通特性,分析了开关在高、低工作系数下的导通... 详细信息

为理解喷射等离子体触发气体开关的导通过程和触发机理,利用高速分幅相机拍摄火花放电喷射等离子体触发气体开关的导通过程,结合开关导通时延测量,研究了该开关在10%~90%工作系数下的触发导通特性,分析了开关在高、低工作系数下的导通过程和工作模式。结果表明,火花放电喷射等离子体触发气体开关在10%~90%的极宽工作系数范围内能可靠触发导通,导通时延随工作系数提高而逐步从数十μs减小至数百ns。低工作系数时气体开关为慢导通模式,导通过程可分为喷射等离子体形成阶段、喷射等离子体快速发展阶段、喷射等离子体发展饱和阶段和主间隙放电4个阶段,其导通延时受工作系数和触发脉冲幅值的影响,为数μs至数十μs。随着开关工作系数提高,开关由慢导通模式逐步过渡到快导通模式,导通过程只包括喷射等离子体形成阶段和主间隙放电两个阶段,放电发展过程较为迅速,导通时延约为数百ns。

关键词：气体开关火花放电喷射等离子体工作系数时延工作模式导通特性

基于晶闸管导通特性的励磁系统整流桥异常定位方法

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电工技术 2022年第24期 224-225页

作者：李雅琪中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院河南郑州450000

通过对励磁系统各并联整流桥支路电压、电流波形的监测,利用三相全控整流桥导通原理,提出一种基于晶闸管导通特性的整流桥异常定位方法,可在晶闸管导通特性出现异常时做出正确判断并精确定位,有助于励磁系统的安全稳定运行。

关键词：晶闸管导通特性整流桥异常定位

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高压大电流MCT导通特性及缓冲层结构研究

渤海大学学报（自然科学版） 2018年第4期39卷 360-369页

作者：周涛李媛吴元庆陆晓东渤海大学新能源学院辽宁锦州121013

高压大电流MOS场控晶闸管(MCT)在一些大型专用军事设备中起着难以替代的作用,进一步改善MCT的输出特性对提高我国战略武器和常规武器水平具有重大意义.首先根据电参数指标要求,利用TCAD半导体器件仿真软件对高压大电流MOS场控晶闸管(MCT... 详细信息

高压大电流MOS场控晶闸管(MCT)在一些大型专用军事设备中起着难以替代的作用,进一步改善MCT的输出特性对提高我国战略武器和常规武器水平具有重大意义.首先根据电参数指标要求,利用TCAD半导体器件仿真软件对高压大电流MOS场控晶闸管(MCT)单胞横向、纵向结构参数进行设计.然后基于非等温能量平衡模型,全面系统地分析了在不同的阳极电压和阳极电流情况下,MCT导通特性的变化特点和规律.最后对MCT所采用的缓冲层结构对正向阻断电压与饱和压降的影响进行了详细地研究.仿真结果表明:在不同的阳极电压和电流情况下,MCT内部电流路径变化、电流路径上等效导通电阻的变化及晶格温度是影响MCT导通特性的主要因素.当栅极-阴极电压一定时,随着阳极电压增大,阳极电流先增大后减小.随着阳极电流增大,阳极电压出现振荡和负阻现象.当缓冲层厚度一定时,随着缓冲层掺杂浓度的增大,正向阻断电压呈现先增大后减小再增大的变化特点,当缓冲层掺杂浓度一定时,随着缓冲层厚度的增大,正向阻断电压先增大后减小.缓冲层掺杂浓度越高、厚度越厚,MCT饱和压降越大.

关键词： MCT 设计导通特性缓冲层阻断电压饱和压降

考虑晶闸管导通特性影响的TCSC阻抗特性分析

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考虑晶闸管导通特性影响的TCSC阻抗特性分析

中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会

作者：陈达赵建国李可军山东大学电气工程学院

基频阻抗和触发角的关系是可控串补(TCSC)触发控制的关键所在。目前普遍应用的基频阻抗和触发角之间的关系式是在理想工作状态时推导的公式,并没有考虑晶闸管导通特性影响。而数字仿真与动模实验结果表明,按照原关系式进行开环阻抗调节... 详细信息

基频阻抗和触发角的关系是可控串补(TCSC)触发控制的关键所在。目前普遍应用的基频阻抗和触发角之间的关系式是在理想工作状态时推导的公式,并没有考虑晶闸管导通特性影响。而数字仿真与动模实验结果表明,按照原关系式进行开环阻抗调节存在较明显的误差。因此在分析TCSC的基频阻抗时,应考虑晶闸管导通特性的影响。本文建立考虑晶闸管导通特性影响的TCSC数学模型,推导出了包含晶闸管管压降的基频阻抗公式,并进行了考虑晶闸管导通特性的仿真分析,得出了一些有参考价值的结论,最后提出了消减晶闸管导通特性影响的方法。

关键词：可控串补基频阻抗导通特性电抗器电阻

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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小电流晶闸管电磁脉冲触发导通特性研究

军械工程学院学报 2015年第6期27卷 28-34页

作者：简勋张希军杨洁王书平刘丽珍军械工程学院静电与电磁防护研究所河北石家庄050003 总装驻石家庄地区军代室河北石家庄052165

为了研究小电流晶闸管dV/dt触发导通的特性,选取A型引信起爆电路采用的2N5061型小电流晶闸管作为研究对象,对小电流晶闸管dV/dt触发导通机理进行分析,开展了小电流晶闸管电磁脉冲注入试验.研究结果表明:dV/dt触发的导通时间仅与晶闸管... 详细信息

为了研究小电流晶闸管dV/dt触发导通的特性,选取A型引信起爆电路采用的2N5061型小电流晶闸管作为研究对象,对小电流晶闸管dV/dt触发导通机理进行分析,开展了小电流晶闸管电磁脉冲注入试验.研究结果表明:dV/dt触发的导通时间仅与晶闸管本身结构材料特性以及阳极电压峰值有关;dV/dt触发条件下,当阳极电压峰值一定时,晶闸管导通时间也是一定的;如果注入脉宽低于晶闸管在该电压下dV/dt触发时的导通时间,晶闸管将无法导通;晶闸管dV/dt触发导通时需要的阳极电压比较小,远低于其阴阳极间的断态重复峰值电压.

关键词：小电流晶闸管 dV/dt触发导通特性电磁脉冲注入导通时间阳极电压

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喷射等离子体触发气体开关导通特性

强激光与粒子束 2019年第12期31卷 78-83页

作者：张明康刘轩东沈曦梁成军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国网四川省电力公司成都供电公司成都610000

利用内嵌微孔火花放电产生喷射等离子体、作用于两电极开关,研究了间隙距离、气压、气体种类、开关工作系数和电压极性配合等因素对等离子体喷射控制开关导通特性的影响。实验结果表明,等离子体喷射触发开关可在工作系数为10%的条件下... 详细信息

利用内嵌微孔火花放电产生喷射等离子体、作用于两电极开关,研究了间隙距离、气压、气体种类、开关工作系数和电压极性配合等因素对等离子体喷射控制开关导通特性的影响。实验结果表明,等离子体喷射触发开关可在工作系数为10%的条件下可靠快速导通,当开关采用0.5 MPa_N2作为绝缘介质、间隙距离5 mm时,触发导通时延为11.7μs,抖动为1.42μs;当间隙距离增大到18 mm时,触发导通时延增大至19.7μs,触发可靠性降低;当工作系数由10%增大到60%时,触发导通时延由11.7μs降低至1.1μs。在确保开关自击穿电压一致的前提下,短间隙、高气压、负触发脉冲电压、正工作电压更有利于减小开关触发导通时延。

关键词：喷射等离子体气体开关间隙距离工作系数范围导通特性

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FS-IGBT器件的设计与研究

FS-IGBT器件的设计与研究

作者：丁海宇东华大学

学位级别：硕士

电力电子技术兴起于上世纪六七十年代,是一种利用电力电子器件(又称功率半导体器件)对电能进行变换和控制的电子技术,具有高效节能的优点。随着科技的进步,功率半导体器件不断完善和发展,广泛应用于轨道交通、城市电网、汽车电子、工业... 详细信息

电力电子技术兴起于上世纪六七十年代,是一种利用电力电子器件(又称功率半导体器件)对电能进行变换和控制的电子技术,具有高效节能的优点。随着科技的进步,功率半导体器件不断完善和发展,广泛应用于轨道交通、城市电网、汽车电子、工业电机等诸多领域。在现如今提倡节能减排的大环境下,各个应用领域对功率器件的要求越来越高,功率器件发展前景越来越广阔。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)综合了晶闸管和功率MOS器件的特点,兼具低损耗、高耐压和大电流的优势,是目前发展最快的新型功率半导体器件之一。本文以中压(1200V)场截止型(Field Stop,FS)IGBT为研究对象,通过阅读文献,了解IGBT器件的发展历史,学习前人为改善器件性能所提出的“注入增强”、“载流子存储”等优化技术。基于半导体器件物理原理,本文通过仿真模拟,探索优化FS-IGBT导通压降和击穿电压,提出了“窄台面(mesa)结构、N+载流子存储层(Charge Carrier Storage Layer,CS-layer)和浮空P-base元胞”的复合型元胞结构。本课题的主要工作包括:1、运用Medici仿真软件搭建二维FS-IGBT器件结构,进行导通状态和阻断状态的电学特性模拟。通过研究CS层、mesa宽度对IGBT器件导通压降和击穿电压的影响,可以得出,相比于宽mesa结构(W=2.5μm),窄mesa结构(W=0.5μm)元胞能够将导通压降从1.3V降低至1.1V,减小约15%;在耐压能力上,窄mesa结构的击穿电压从1235V提升至1323V,提高了约7%。在此基础上引入较高浓度(N=1e17cm)的浅CS-layer可以将导通压降进一步降低至1.02V,而击穿电压只下降2V,下降幅度仅0.15%,基本不会对元胞的耐压性能造成影响。综合得出,窄mesa元胞与较高浓度浅CS层的复合型结构具有较好的导通损耗和耐压能力,导通压降减小约22%,耐压能力提高约7%。2、在窄mesa复合型元胞基础上,提出了与浮空型元胞并联的组合结构,运用Medici软件搭建模型并进行导通状态仿真。仿真结果显示,浮空元胞在组合结构中的占比为1:4(浮空元胞:复合型元胞=1:3)时导通压降最小(降低约5%),并且可以通过调整组合结构的比例实现不同工作电流,以适应各种工作场景。3、根据FS-IGBT制造工艺流程以及仿真结果,绘制了1200V FS-IGBT的掩模版(mask)版图(layout)。版图整体为2500μm×2500μm的圆角正方形,其中2000μm×2000μm的方形区为器件的有源区域,主要包括条形元胞阵列(cell array)和栅极焊盘(Gate Pad)结构,在有源区边缘和拐角等易击穿区域进行了创新设计。终端区域面积约2.25×10μm,占总面积的36%。终端采取浮空场环结构,运用了不等距的多重场限环结构,以增强产品整体耐压性能。

关键词：场截止型IGBT 导通特性击穿特性 Medici 版图设计

高压合成回路用放电开关等离子体触发装置特性

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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高电压技术 2019年第11期45卷 3474-3480页

作者：杨兰均马江波黄东李刚姚远李义仓西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司西安710075 西安高压电器研究院有限责任公司西安710077 国网汉中供电公司汉中723000

高压合成回路要求开关工作在极低工作系数下,常用的开关类型为大气下气体火花开关。为解决气体火花开关在极低工作系数下的触发问题,本文将毛细管放电等离子体喷射技术应用于高压合成回路点火开关。首先采用高速摄影仪拍摄了毛细管放电... 详细信息

高压合成回路要求开关工作在极低工作系数下,常用的开关类型为大气下气体火花开关。为解决气体火花开关在极低工作系数下的触发问题,本文将毛细管放电等离子体喷射技术应用于高压合成回路点火开关。首先采用高速摄影仪拍摄了毛细管放电等离子体喷射形态,然后对不同工作系数下气体火花开关的延时及其分散性进行了测量,最后在实际运行试验中对触发特性进行了验证。实验结果表明:毛细管喷射等离子体沿电极轴向进入电极间隙,形成一条电导率远高于空气的等离子体通道,从而使开关电极导通击穿。等离子体喷射触发气体火花开关导通延时和延时分散性主要由等离子体形态及贯穿过程决定。电极间距为130mm、工作系数为50%条件下,开关导通延时为114μs,分散性为±10μs。实际运行结果表明,等离子体喷射触发气体火花开关能在极低的工作系数下可靠触发导通,成功完成合成试验。

关键词：合成回路毛细管放电等离子体喷射气体火花开关导通特性

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高性能触发真空开关的研究综述

高压电器 2014年第4期50卷 131-138页

作者：谢昌明尚绍环谈效华杜涛中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

综述了目前国内外高性能触发真空开关的研究进展;归纳了触发真空开关的结构研究情况,按触发形式的不同将其分为沿面击穿型和场击穿型,按结构形式不同可将其分为多棒极型、磁延滞型、带辅助阴极型、长间隙型、触发真空灭弧室、棒状电极... 详细信息

综述了目前国内外高性能触发真空开关的研究进展;归纳了触发真空开关的结构研究情况,按触发形式的不同将其分为沿面击穿型和场击穿型,按结构形式不同可将其分为多棒极型、磁延滞型、带辅助阴极型、长间隙型、触发真空灭弧室、棒状电极和圆筒状电极型;分析了触发真空开关的击穿机理研究情况;总结了触发真空开关的触发特性和导通特性等性能研究情况。

关键词：触发真空开关结构击穿机理触发特性导通特性