Разработка и исследование управляемых выпрямителей на основе биполярных статических индукционных транзисторов

• Автор: Букашев, Федор Игоревич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
1.1 Технические характеристики современных управляемых выпрямителей
1.2 Биполярные статические индукционные транзисторы
1.3 Обзор моделей биполярных и полевых транзисторов
1.4 Выводы. Постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ БИПОЛЯРНЫХ СТАТИЧЕСКИХ ИНДУКЦИОННЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
2.1 Способы построения электрической модели биполярных статических индукционных транзисторов
2.2 Разрабо1ка электрической модели биполярных статических индукционных транзисторов
2.3 Разработка методики измерения и идентификации
1 шраме!ров электрической модели биполярных статических индукционных транзисторов
2.4 Экспериментальное исследование электрической модели биполярных статических индукционных транзисторов
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ БИПОЛЯРНЫХ СТАТИЧЕСКИХ ИНДУКЦИОННЫХ
ТРАНЗИСТОРОВ
3.1 Режим пропорционально-насыщенного управления биполярными статическими индукционными транзисторами

3.2 Экспериментальное исследование режима пропорциональнонасыщенного управления биполярными статическими индукционными транзисторами
3.3 Методика проектирования управляемых выпрямителей на
основе биполярных статических индукционных транзисторов
3.4 Измерительный стенд и методика измерения характеристик макетов управляемых выпрямителей
3.5 Экспериментальное исследование макетов управляемых выпрямителей на основе биполярных статических
индукционных транзисторов
3.6 Рекомендации к проектированию интегральных управляемых выпрямителей на основе биполярных статических индукционных транзисторов
3.7 Выводы
Заключение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение А. Осциллограммы макета управляемого
выпрямителя на основе биполярного статического индукционного транзистора без режима пропорциональнонасыщенного управления
Приложение Б. Осциллограммы макета управляемого выпрямителя на основе биполярного статического индукционного транзистора с режимом пропорциональнонасыщенного управления

I Введение
Прогресс современных высокочастотных преобразователей электрической энергии связан с повышением удельных массогабаритных характеристик, повышением рабочих частот и снижением потерь в активных и пассивных компонентах. Снижение потерь энергии в преобразователях является одним из важнейших аспектов, определяющих их энергоэффективность. Существенный вклад в суммарные потери мощности преобразователей с низким выходным напряжением постоянного тока вносят потери в выходном выпрямителе.
В стремлении увеличить к.п.д. преобразователей энергии было предложено решение замены полупроводниковых диодов в выходном выпрямителе преобразователя на биполярные или полевые транзисторы. В настоящее время получили распространение синхронные (управляемые) выпрямители с МОП-транзисторами в качестве ключевых элементов.
Управляемые выпрямители на МОП-транзисторах обладают рядом достоинств. В первую очередь, вследствие хорошей освоенности технологии МОШгранзисторов, устройства демонстрируют высокий к.п.д. на весьма высоких рабочих частотах. В то же время, если управляющее напряжение затворов МОП-транзисторов оказывается выше, чем выходное напряжение управляемых выпрямителей, это требует применения специальных синхронизированных схем управления. Результатом этого и существенным недостатком данных управляемых выпрямителей с низким выходным напряжением является высокая схемотехническая сложность.
С конца 80-х гг. прошлого века известны схемотехнические решения управляемых выпрямителей на биполярных транзисторах. Наряду с достоинствами данные решения обладают рядом недостатков, в первую очербдь недостаточно высоким к.п.д., ограниченной рабочей частотой и узкиУг'диапазоном рабочих напряжений.
' Одним из перспективных полупроводниковых приборов, пригодных для создания и совершенствования управляемых выпрямителей, является

неходкой'модели и определяется как
Т _ Ы ~ I'ыл
I а ' (1-10),

где дь - отношение заряда основных носителей в базе к заряду основных носителей в базе при нулевых смещениях на переходе,
(1.11),
! Ш-, Ш? токи начала спада зависимости коэффициента передачи тока
от тока коллектора в нормальном режиме и тока эмиттера в инверсном режиме соответственно,
И/1/щ УАК - напряжения Эрли в нормальном и инверсном режиме
СОб ПШ'СТВ е н н о,
; !
'Щ - коэффициент, близкий к 0,5.
; Формула (1.11) для зависимости тока коллектора от токов, инжектируемых переходами позволяет с высокой точностью моделировать зависимости коэффициентов передачи токов.
В-третьих, БРЮЕ-модель БТ описывает режим квазинасыщения, который характеризуется прямым смещением перехода внутренняя база-кбллкиор, югда как переход внешняя база-коллектор остается обраДюсйещенным. Этот эффект моделируется при помощи Дополнительного источника 1ер„ нелинейных емкостей с зарядами и если задан параметр КСО.
(Зденка точности моделей биполярного транзистора
Е|о оценкам, приведенным в различных источниках , точность моделей Молла-Росса, Эберса-Молла и Линвилла в своих режимах и условиях составляют 10-15%, точность модели Гуммеля-Пуна для разных режимов колеблется от 1 до 5%. Применение адаптированной модели Гуммеля-Пуна в электронных САПР обеспечивает высокую точность моделирования схем
!{";' - [С;

г+ 1 +
1 V

Ье , 1ЫЛ_

ж'

с/*.
ГАР ГАК