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1、沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）200A/1200V软恢复快速二极管设计200A/1200V fast and soft recovery switching power diode design 毕业设计（论文）指导教师审阅意见题目：200A/1200V软恢复快速二极管设计评语： 指导教师： II毕业设计（论文）评阅教师审阅意见题目：200A/1200V软恢复快速二极管设计评语： 评阅教师： 毕业设计（论文）答辩成绩评定专业毕业设计（论文）第 答辩委员会于 年 月 日审定了 班级 学生的毕业设计（论文）。设计（论文）题目： 设计（论文）说明书共 页，设计图纸 张。毕业设计（论文）答辩委员会
2、意见： 成绩： 专业毕业设计（论文）答辩委员会主任委员 ： 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）摘要软恢复快速功率二极管广泛应用于电力电子电路中，采用MPS结构的软恢复快速二极管即克服了传统PIN二极管开关速度相应较低的缺点,又解决了肖特基二极管较低击穿电压的缺陷，它具有速度快、击穿电压高的、漏电流小、软恢复特性好的优点。目前，市场上运用的软恢复快速二极管大都为采用掺杂重金属或通过电子辐照的PIN二极管，因此对MPS二极管的设计和研究具有很重要的现实意义。本课题对MPS二极管的各个参数进行了设计和研究，利用半导体器件模拟软件（Medici）对设计的结构进行仿真，并优化了器件的外延层掺杂浓度和厚度
3、、肖特基接触和PN结网格宽度、PN结浓度和掺杂浓度等主要的结构参数。本文首先介绍了大功率器件的应用和发展情况，然后根据我国现状，说明其在国民经济中的实用价值，再引出MPS二极管在应用时的相对优势、进而阐述它的结构特点、工作原理和相关的特性。然后对各个参数并对其进行设计，考虑到投片实验的昂贵性和设备环境的限制，最后利用软件Medici对所设计的MPS二极管结构进行了仿真，并对结果进行理论分析，对不能达到预期目标的提出改进措施，再重复设计、进行参数的优化。最后的仿真结果表明所设计的结构满足了设计要求。关键词：MPS；Diode；MEDICI仿真；快速；软恢复-IV-AbstractFast and
4、 soft restoration of electrical power diode widely used in electronic circuits, using MPS structure of the soft recovery diode that is not only quickly overcome the traditional PIN diode switching speed corresponding lower shortcomings, but also solved the low breakdown voltage Schottky diodes defec
5、ts, It has such good advantage as fast, high breakdown voltage, low leakage current, soft recovery characteristics. At present, the market quickly resumed the use of soft diodes used mostly for heavy metal doping or through electronic irradiation of the PIN diode, so the MPS diode design and researc
6、h have a very important practical significance. MPS diode on the subject of various parameters of the design and research, using semiconductor device simulation software (Medici) to design the structure of simulation, and optimization of the devices extension of the doping concentration and thicknes
7、s, Schottky contacts and networking PN Grid width, PN junction doping concentration and concentration of major structural parameters. This paper introduced the first high-power devices use and development of the situation, then according to Chinas status quo, in the national economy on its practical
8、 value, and then leads to MPS diodes in the application of the comparative advantages, further elaborated its structural characteristics, principle and relevant features. Then the various parameters and its design, taking into account the experimental films for the expensive equipment and environmen
9、tal constraints, the last of the Medici use software designed by the MPS diode structure of the simulation, and the results of theoretical analyses, can not achieve the desired Objectives of the proposed improvement measures, to repeat the design and the optimization of parameters.Finally the simula
10、tion results show that the design of the structure to meet the design requirements.Key words: MPS；Diode；MEDICI Simulation；Fast；Soft-recovery目 录摘要IABSTRACTII第1章 引言1第2章 软恢复快速二极管的结构和工作原理42.1软恢复快速二极管发展概况42.2 软恢复快速二极管的结构和类型62.2.1 PIN结构软恢复快速二极管62.2.2肖特基结构软恢复快速二极管82.2.3 MPS结构软恢复快速二极管102.3 MPS二极管的工作原理11第3章
11、MPS二极管的结构设计143.1设计思想143.2 MPS二极管的性能参数143.2.1反向峰值电压143.2.2反向漏电流143.2.3正向导通压降153.2.4反向恢复时间153.2.5 软度因子163.3 MPS二极管结构参数的设计163.3.1 P区的设计173.3.2 N基区的设计173.3.3其余纵向参数设计193.3.4横向设计19第4章 仿真软件MEDICI简介214.1基本功能和特点214.2 Medici工作原理21第5章 MPS二极管的仿真分析235.1 反向阻断特性235.1.1反向击穿电压235.1.2反向漏电流245.2正向导通特性265.2.1正向开启电压265.
12、2.1正向导通压降285.3 反向恢复特性295.3.1反向恢复时间295.3.2 软度因子的测算30第6章 MPS二极管的表面造型与保护31第7章 结论33参考文献34附录A反向阻断特性仿真程序35附录B正向导通特性仿真程序37附录C反向恢复特性仿真程序39致谢40第1章 引言1956年可控硅整流器(英文缩写SCR，泛称晶闸管)的发明并于次年由GE公司推出商品，是半导体应用由弱电跨入强电的里程碑。其后平面工艺和外延技术的发明，又使半导体器件向两大分支发展：一支以晶体管或其它半导体器件组成愈来愈小的集成电路，为适应微型化发展，形成了以半导体集成电路为主体的新兴学科一微电子学；另一分支则是以晶闸
13、管为主体的功率(电力)半导体分立器件，向愈来愈大的功率方向发展，为解决电力电子与控制技术形成了以静态功率变换和电子控制为主要内容的新兴边缘学科电力电子学。1973年，Newell在第四届硅电力电子学专家会议（PESC）上提出，电力电子学是介于电器工程三大领域：电力、电子与控制之间的边缘学科，并用所谓“倒三角”定义来说明。这一定义已被国际上所公认。根据“倒三角”定义，电力电子学就是已晶闸管为主体的功率（电力）半导体器件为核心部件，跨于电力、电子和控制三大领域的一门边缘学科。作为边缘学科的电力电子学，它所包含的内容及其广泛，既有半导体器件问题，也有电路、控制、装置即器件的应用问题。尽管它们都有各自
14、的理论装置、系统和发展方向，但它们之间又是相互关联的。电力半导体器件的发展，特别是新型器件的出现和采用，都会以自己的特长占有不同的应用领域，使应用面不断拓宽和扩大；反过来，电力电子技术的发展对器件提出更高的要求，又会促进器件的性能的提高和新器件的发展。因为用什么器件的串、并联技术，用什么样的电路来实现装置设备，反映了器件与线路之间的关系。新的器件能促进电路达到新的水平，而新的电路则可祢补器件性能之不足。为了使电路达到更完善的水平，还必须提高控制水平；这就要求采用新的控制方式和使用新的工具。但是，器件、电路及系统控制的最终目的是要完成一个实用的电力电子装置。由此可见，电力电子学把器件、装置、控制系统紧密地联系在一起，它们相辅相戍，形成一个具有内在系统性的有机体。作为一门应用科学，它广泛应用于科学研究，国民经济中的电力、交通、通讯、冶金、机械、化工、仪器仪表及国防工业等部门，并逐步推广到家用电器等应用领域。特别是电力电子技术作为节能最富有成效的技术之一，已成为发展快、生命力强的技术之一。
