Регистрация / Вход
Прислать материал

Оптимизация режимов радиационной обработки кремниевых выпрямительных элементов, для создания высокочастотного сварочного диода

ФИО: Краснощеков В.В.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.т.н., доц. Лагов П.Б.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Полупроводниковой электроники и физики полупроводников

Академическая группа: ППЭ-09-1В

В последнее десятилетие активно развивается направление, связанное с созданием силовых сварочных диодов, отличающихся от высоковольтных силовых диодов меньшим напряжением пробоя, меньшей толщиной базовой области и кристалла в целом. Активно развивается технология «синтеринга» – низкотемпературного соединения кремниевой структуры с молибденовым термокомпенсатором с помощью наночастиц металлов со стороны катода. Актуальной научно-технической задачей является повышение рабочей частоты сварочного диода, что резко улучшит теплофизические условия его работы, например, в условиях роботизированной конвейерной сварки, а также, позволит осуществлять резистивную сварку алюминия и его сплавов. Протонная обработка в сочетании со стабилизирующим термическим отжигом, является одним из наиболее эффективных методов управления характеристиками быстродействия кремниевых силовых диодов в конце технологического цикла изготовления.

В работе проведен обзор основных конструкций силовых диодов и методов повышения их быстродействия. Произведен расчет профиля первичных дефектов по модели Кинчина-Пиза в структуре диода при облучении протонами с применением программы SRIM. При технической поддержке НИЦ ЗАО «Протон-электротекс» проведена обработка выпрямительных элементов (средний прямой ток 7.1 кA, пиковое обратное напряжение 400 В) протонами в различных режимах и произведен замер комплекса электрических параметров диодных элементов.

В результате теоретических расчетов и экспериментальных исследований выбраны режимы протонной обработки, позволяющие уменьшить заряд переключения в 16 раз, время и ток обратного восстановления в 4 раза, увеличить показатель мягкости переключения в 8 раз, уменьшить динамические потери мощности в 8 раз. Значения прямого падения напряжения сохранились на уровне исходных значений, запас по обратному току при максимальной рабочей температуре 175°С составил более 60%.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности создания серий отечественных корпусных и бескорпусных сварочных диодов, значительно превышающих по комплексу параметров сварочные диоды 5SSD 71X0400 и др. ведущего производителя изделий силовой электроники и электротехники ABB Switzerland LTD Semiconductors.