脉冲功率器件及其应用【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

脉冲功率器件及其应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章　概论1

1.1　脉冲功率技术的产生背景及应用1

1.2　脉冲功率系统简介2

1.2.1　脉冲功率技术2

1.2.2　脉冲功率系统的组成与分类4

1.3　常用的传统脉冲功率开关5

1.3.1　触发真空开关（TVS）5

1.3.2　伪火花开关（PSS）6

1.3.3　断路开关7

1.4　半导体器件在脉冲功率技术中的应用9

参考文献12

第2章　电流控制型脉冲功率器件13

2.1 门极关断（GT0）晶闸管13

2.1.1　GT0的发展13

2.1.2　GT0的结构13

2.1.3　GTO的工作原理14

2.1.4　GTO的特性优化19

2.1.5　GT0的驱动电路和吸收电路20

2.1.6　GTO的功耗22

2.2　门极换流晶闸管（GCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）23

2.2.1　GCT的发展23

2.2.2　GCT的结构和特点24

2.2.3　IGCT的工作原理和开关波形27

2.2.4　IGCT的驱动电路和开关特性29

2.2.5　IGCT的特性改进31

2.3　非对称晶闸管33

2.3.1　非对称晶闸管概述33

2.3.2　非对称晶闸管的断态电压34

2.3.3　非对称晶闸管的最小长基区宽度WN（min）36

2.4　电流控制型器件在脉冲功率系统中的应用38

参考文献39

第3章　电压控制型脉冲功率器件41

3.1　功率场效应晶体管（Power MOSFET）41

3.1.1　功率MOSFET的基本原理及分类41

3.1.2　功率MOSFET的基本结构42

3.1.3　功率MOSFET的特性和主要电学参数45

3.1.4　新型结构的功率MOSFET——“超结”48

3.1.5　功率MOSFET的栅极驱动49

3.1.6　功率MOSFET在脉冲功率系统中的应用51

3.1.6.1　功率MOSFET在高压脉冲调制器中的应用51

3.1.6.2　功率MOSFET在兆赫兹脉冲功率发生器中的应用53

3.1.6.3　利用MOSFET的高电压固态加法脉冲发生器的模拟幅度调制55

3.1.6.4　为细菌转化提供的基于MOSFET的脉冲电源59

3.1.6.5　与脉冲变压器串联的由功率MOSFET转换的20kV/500A/100ns脉冲发生器61

3.1.6.6　基于MOSFET的简单高电压纳秒级脉冲电路63

3.2　绝缘栅双极型晶体管（IGBT）70

3.2.1　概述70

3.2.2　IGBT的结构和工作原理71

3.2.3　IGBT的基本特性72

3.2.4　IGBT的栅极驱动和保护80

3.2.5　五代IGBT及第五代IGBT的3种新技术86

3.2.6　IGBT的发展96

3.2.7　IGBT在脉冲功率系统中的应用97

3.2.7.1　改进的Marx发生器97

3.2.7.2　串联谐振充电电源102

3.2.7.3　IGBT在脉冲变压器驱动源中的应用105

3.2.7.4　IGBT的串联105

3.3　静电感应晶闸管（SITH）114

3.3.1　SITH的基础理论知识115

3.3.1.1　器件结构115

3.3.1.2　基本工作原理116

3.3.2　静态特性117

3.3.2.1　正向开通特性117

3.3.2.2　正向阻断特性118

3.3.2.3　电压增益119

3.3.3　动态特性119

3.3.3.1　开通时间ton和关断时间toff119

3.3.3.2　du/dt122

3.3.3.3　di/dt124

3.3.4　驱动电路和损耗125

3.3.4.1　驱动电路125

3.3.4.2　损耗125

3.3.5　SITH在脉冲功率系统中的应用127

3.3.5.1　变压变频逆变器127

3.3.5.2　高质量电源装置128

3.3.5.3　脉冲功率发生器130

参考文献132

第4章　新型半导体脉冲功率器件136

4.1　反向开关晶体管（RSD）137

4.1.1　国内外研究概况137

4.1.2　RSD的工作机理139

4.1.2.1　借助可控等离子层换流原理139

4.1.2.2　RSD的结构和工作机理141

4.1.3　RSD的换流特性147

4.1.3.1　RSD开通与大电流特性147

4.1.3.2　RSD的功率损耗特性150

4.1.3.3　RSD的关断特性154

4.1.4　RSD的结构优化160

4.1.4.1　薄发射极改善RSD开通特性160

4.1.4.2　“薄基区-缓冲层-透明阳极”结构探索164

4.1.5　RSD的关键工艺169

4.1.5.1　基本工艺方案169

4.1.5.2　阳极多元胞结构169

4.1.5.3　阴极短路点的设计171

4.1.5.4　新工艺技术研究173

4.1.5.5　部分芯片测试记录177

4.1.6　基于RSD的脉冲发生电路178

4.1.6.1　基于RSD的脉冲放电系统主回路178

4.1.6.2　120kA大功率脉冲发生电路的设计与实现181

4.1.6.3　RSD在重复频率脉冲工况下的应用185

4.1.6.4　大功率RSD多单元并联技术187

4.1.6.5　高速长寿命化RSD芯片的级联192

4.2　半导体断路开关（SOS）193

4.2.1　SOS效应的发现193

4.2.2　SOS模式的物理基础194

4.2.2.1　SOS的基本工作原理194

4.2.2.2　SOS效应模式下的电子空穴动力学198

4.2.3　SOS二极管的特性及主要参数200

4.2.4　基于SOS二极管的脉冲发生器204

4.2.4.1　基于SOS的Marx发生器204

4.2.4.2　基于SOS的纳秒重复脉冲发生器208

4.3　漂移阶跃恢复二极管（DSRD）212

4.3.1　DSRD工作原理213

4.3.1.1　DSRD结构及电路原理213

4.3.1.2DSRD的超快速恢复原理214

4.3.1.3　高压下DSRD的电流电压特性215

4.3.2　薄DSRD的结构及新材料的应用216

4.3.3DSRD的应用217

4.3.3.1　电光开关驱动控制217

4.3.3.2　脉冲产生器218

4.4　光电导开关（PCSS）219

4.4.1PCSS的基本结构与工作原理219

4.4.1.1　器件结构219

4.4.1.2　工作原理222

4.4.2　PCSS的工作模式222

4.4.2.1　线性工作模式222

4.4.2.2　非线性工作模式224

4.4.2.3　两种工作模式比较226

4.4.3　PCSS中的衰减振荡226

4.4.4　PCSS的击穿特性与寿命227

4.4.5　PCSS的性能改进227

4.4.6　PCSS的应用228

参考文献228

第5章　脉冲功率应用技术235

5.1　磁脉冲压缩技术235

5.1.1　磁开关235

5.1.2　磁脉冲压缩原理236

5.1.3　磁脉冲压缩电路237

5.1.4　磁开关设计240

5.2　高电压大电流脉冲测量246

5.2.1　大电流脉冲测量247

5.2.1.1　分流器247

5.2.1.2　罗氏线圈法249

5.2.1.3　磁光式电流传感器253

5.2.2　脉冲高压测量255

5.2.2.1　电阻分压器255

5.2.2.2　电容分压器258

5.2.2.3　阻容分压器259

5.2.2.4　微分积分测量系统261

5.3　脉冲功率技术应用261

5.3.1　脱硫脱硝处理261

5.3.1.1　引言261

5.3.1.2　实验装置262

5.3.1.3　对同时脱硝脱硫处理的评价262

5.3.2　气体激光器263

5.3.2.1　TEACO2激光器263

5.3.2.2　受激准分子激光器263

5.3.2.3　其他脉冲放电激励气体激光器264

5.3.3　X射线光源264

5.3.3.1　X射线的种类和应用264

5.3.3.2　Z箍缩放电型软X射线源265

5.3.3.3　光刻用的激光等离子X射线源265

5.3.3.4　激光等离子X射线源用作X射线显微镜267

5.3.4　紫外线光源267

5.3.4.1　引言267

5.3.4.2　表面放电型紫外线光源267

5.3.4.3　箍缩型紫外线光源268

5.3.4.4　其他脉冲紫外线光源268

5.3.5　产生臭氧268

5.3.5.1　引言268

5.3.5.2　电晕放电的特征269

5.3.5.3　电晕放电法的研究现状269

5.3.5.4　今后的研究方向270

5.3.6　工业废弃物处理270

5.3.6.1　引言270

5.3.6.2　放射性污染物质的处理270

5.3.6.3　脉冲功率系统271

5.3.7　二恶英处理271

5.3.8　微生物杀菌273

5.3.8.1　引言273

5.3.8.2　脉冲电场对微生物的影响273

5.3.8.3　脉冲电场杀菌的研究273

5.3.8.4　杀菌效果和机理的相关讨论275

5.3.8.5　今后的研究方向276

5.3.9　水处理277

5.3.9.1　引言277

5.3.9.2　水中放电现象277

5.3.9.3　水处理的应用277

5.3.9.4　小结278

5.3.10　岩石粉碎279

5.3.10.1　引言279

5.3.10.2　岩石内部的放电现象279

5.3.10.3　破坏的特点280

5.3.10.4　今后的研究方向280

5.3.11 废弃混凝土的循环利用280

5.3.11.1　引言280

5.3.11.2　利用高压脉冲进行破碎分离实验280

5.3.12　电磁加速281

5.3.12.1　引言281

5.3.12.2　电磁加速方法282

5.3.12.3　电磁加速的研究和应用282

5.3.12.4　电磁加速的研究现状283

5.3.12.5　今后的研究方向284

5.3.13　惯性核聚变284

5.3.13.1　引言284

5.3.13.2　关于惯性核聚变284

5.3.13.3　放射线控制284

5.3.13.4　Z箍缩实验284

5.3.13.5　被照射目标设计285

5.3.13.6　核聚变的实现286

5.3.14　产生微波286

5.3.14.1　引言286

5.3.14.2　迟波电子回旋加速微波激射器和零磁场后进波振荡器的实验286

5.3.14.3　小结287

5.3.15　新材料的开发288

5.3.16　离子注入288

5.3.16.1　引言288

5.3.16.2　金属离子注入原理288

5.3.16.3　金属离子注入的特征288

5.3.16.4　装置组成289

5.3.16.5　电源290

5.3.17　NO的生成290

5.3.17.1　引言290

5.3.17.2　医疗中NO的吸入疗法291

5.3.17.3　实验装置和实验方法291

5.3.17.4　实验结果292

参考文献293