高冲击环境下固态开关应用失效机理与预防技术研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:junior9919
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固态开关作为一种新型的功率半导体器件,以其优异的性能在脉冲放电领域得到了比较广泛的应用,其中最主要的就是应用于侵彻类武器系统当中,而侵彻过程属于最典型的高冲击环境。本文主要是对高冲击环境下固态开关的应用失效机理以及预防措施进行了研究,而目前对于这方面的研究国内还没有相关报道。  依据固态开关的等效拓展模型,建立起了固态开关在PSPICE软件下的仿真模型,与其他类似模型不同的是,此模型在AK两极间反向并联了一个快速恢复二极管,解决了以往的模型在回路放电时不能反向导通的问题。此模型能够很好的模拟固态开关的工作特性,对于分析固态开关在高冲击条件下的失效机理有着积极地意义。确定了固态开关应用在高冲击环境下的最主要的失效模式:控制极(G)与阴极(K)之间击穿,或者是阳极(A)与阴极(K)之间击穿,并对其失效机理进行了分析和仿真。在此基础上,提出了在固态开关阴阳两极间加入吸收保护电路的措施,以防止固态开关阴阳两极间出现大的瞬变电压;提出了应用固态开关的串联技术来提高其使用可靠性;还提出了采用异质分层防护的手段来保证固态开关在高冲击环境下的可靠性,通过利用不同性质的材料从里到外依次对电路系统进行分层防护,从而有效地吸收侵彻过程中巨大的冲击应力波,最大程度的减小固态开关在侵彻过程中受到的冲击应力;此外,还提出了一些其他的预防措施。  固态开关高冲击环境下应用的失效机理以及提出的预防措施紧密结合了实际工程使用需求,其正确性和有效性在实验中均得到了证明。
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