《半導體斷路開關納秒脈衝截斷機理研究》是依託西安交通大學，由李永東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：半導體斷路開關納秒脈衝截斷機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李永東
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
半導體斷路開關 (SOS) 是全固態高功率高重複頻率脈衝功率源的關鍵器件，其強流注入條件下的截斷機理和理論描述是當前亟需解決的科學問題。本項目首先建立穩定的SOS二維電路-流體耦合數值模型、強場條件下的載流子遷移/擴散模型和過剩載流子的產生/複合模型，通過理論分析和電路-流體耦合數值模擬，研究SOS的納秒脈衝截斷機理和截斷過程演變規律；結合一維、二維電路-流體耦合數值模擬和實驗，對現有SOS結構和外電路泵浦參數進行最佳化設計；通過二維電路-流體耦合數值模擬，對SOS二維效應產生納秒/亞納秒脈衝從而形成超寬頻電磁輻射的機理和物理過程進行探索和分析。本項目對於提高全固態高功率高重複頻率脈衝功率源的性能水平、推動脈衝功率技術在高功率微波、強流加速器等領域的發展和套用、探索SOS在重複頻率超寬頻電磁輻射源領域的套用具有重要的理論意義和實用價值。
結題摘要
半導體斷路開關 (SOS) 是全固態高功率高重複頻率脈衝功率源和超寬頻輻射源的關鍵器件，其強流注入條件下的截斷機理的理論描述和數值建模是當前亟需解決的科學問題。本項目在對半導體斷路開關導通和截斷機理理論分析的基礎上，建立了SOS一維和二維電路-流體耦合模型和強流條件下的載流子遷移/擴散模型和過剩載流子的產生/複合模型，並編寫了相應的SOS二維電路-流體模擬程式； 結合一維、二維電路-流體耦合數值模擬和實驗，對SOS截斷過程、截斷特性的參數影響規律開展研究。首先分析了SOS的截斷過程，發現SOS截斷開始的位置在過去研究結果中出現差異的原因是器件的摻雜分布不同，但最終的截斷區域都穩定在結附近。然後對SOS器件結構和外電路泵浦參數進行了最佳化設計，得到了截斷時間為幾百皮秒量級的輸出脈衝，初步實現了超寬頻電磁輻射的要求。此外，本項目除對SOS截斷機理和實現亞納秒截斷的研究之外，還將研究範圍進行了延伸，對相似的半導體結型器件如漂移階躍恢復二極體(DSRD)的截斷機理進行了分析。採用二維電路-流體耦合模型對其導通和截斷過程進行了模擬，發現DSRD的截斷過程分為緩慢截斷和快速截斷，並獲得其截斷特性與結構參數、電路參數的關係。本項目對於提高全固態高功率高重複頻率脈衝功率源的性能水平、推動脈衝功率技術在高功率微波、強流加速器等領域的發展和套用、探索SOS 在重複頻率超寬頻電磁輻射源領域的套用具有重要的理論意義和實用價值。
