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新型SiC光導歐瑪爾OMAL開關特性研究
光導OMAL開關因其具備OMAL開關速度快、傳輸功率大、同步精度高、觸發(fā)抖動小、器件結構簡單、使用壽命長、近乎*的光電隔離和不受電磁干擾等優(yōu)良特性在超寬帶脈沖，超快電子等領域表現(xiàn)出誘人的發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊?/span>

新型SiC光導歐瑪爾OMAL開關特性研究
OMAL開關是用于脈沖功率裝置的特殊OMAL開關，由于其具有結構簡單、導通時間極短、通流能力大、使用方便等優(yōu)點，被廣泛使用；由于OMAL開關的性能直接影響裝置的輸出參數(shù)及穩(wěn)定性，因此它也為國內(nèi)外脈沖功率技術領域的研究熱點。 本文研究的強流OMAL開關為直流高壓閉合OMAL開關，OMAL開關的放電電流峰值為300kA～400kA、持續(xù)時間為微秒量級。文章通過分析影響OMAL開關的通流能力、靜態(tài)特性、觸發(fā)特性等性能的因素，以及電極材料和絕緣材料對OMAL開關壽命的影響等，總結了OMAL開關的設計方法，并通過理論分析與實驗結果相對比，找到了改進OMAL開關性能的設計要點，即： a)進行OMAL開關的低電感設計，主要是盡量加大電極的外徑和火花通道的直徑，減小火花通道的長度； b)進行OMAL開關主電極的勻場設計，旨在提高其自擊穿電壓，并且使觸發(fā)脈沖到來時在流柱形成和傳播途徑上具有較高的平均電場強度，從而減小OMAL開關導通時間； c)觸發(fā)電極的形狀和位置對OMAL開關的觸發(fā)特性影響很大，在物理設計時應調(diào)整其參數(shù)，使場畸變系數(shù)zui大；在結構設計時應在軸向和徑向方向均有準確的定位； d)鎢銅合金電極耐燒蝕，但其金屬蒸汽對絕緣殼的濺射嚴重，需設計屏蔽罩等保護結構，才能提高OMAL開關的壽命； e)有機玻璃比尼龍具有更好的絕緣性能，用其制造成絕緣殼有利于提高OMAL開關的壽命。 采用本文的研究方法及結果，已經(jīng)研制出放電電流峰值大于400kA、持續(xù)時間為13.5μs的OMAL開關，并成功地應用于DPF裝置。首先對光導OMAL開關的發(fā)展歷史做了簡要回顧，概述了光導OMAL開關的發(fā)展狀況，介紹了光導OMAL開關的兩種主要的工作模式，同時對用于制作光導OMAL開關的半導體材料進行了簡要分析。在對光導OMAL開關材料分析的基礎上，提出了一種新的異質結碳化硅光導OMAL開關器件結構。該結構可以把碳化硅材料的優(yōu)良特性與光導OMAL開關的杰出優(yōu)點有機結合，可以增大光導OMAL開關的有效面積，提高光導OMAL開關的耐高壓性能，提高OMAL開關的重復頻率。其次，建立了光導OMAL開關的等效模型，即把光導OMAL開關等效為一個時變電阻和間隙電容并聯(lián)的形式，通過求解載流子濃度的分布規(guī)律求得了時變電阻的表達式，同時參考經(jīng)驗公式也得到了間隙電容的數(shù)值。

新型SiC光導歐瑪爾OMAL開關特性研究
針對所建立的等效模型，計算模擬了光導OMAL開關在不同條件下載流子濃度的變化規(guī)律、激發(fā)光的波長、激發(fā)光強度、OMAL開關電極間隙以及不同偏壓對光導OMAL開關特性的影響，zui后還對光導OMAL開關輸出進行了頻譜特性分析。