بهبود کارایی عناصر نیمه هادی قدرت در مدارات کلید زنی با کنترل میزان تزریق ناخالصی و ضخامت ناحیه رانش

یکی از ملزومات مربوط به انتخاب یک قطعه الکترونیکی قدرت مناسب برای یک مبدل این است که قطعه باید دارای مقاومت درونی ویژه پائین باشد. مقاومت درونی ویژه ی قطعه دوقطبی به عرض بیس و غلظت ناخالصی ناحیه رانش دارای ناخالص کم ،وابسته است . این بدین معنی است که غلظت ناخالصی و عرض ناحیه بیس کم غلظت در یک قطعه دوقطبی باید با دقت بسیار زیاد تعیین شود تا بتوان به یک ولتاز شکست بهمنی و مقاومت درونی مطلوب دست یافت . به منظور تعیین پارامترهای فنی یک قطعه نیمه هادی ، یک تجزیه و تحلیل یک بُعدی به منظور محاسبه حداقل عرض ناحیه تخلیه برای بدست آوردن ولتاژ شکست در ساختارهای si ، sicو ganp+n-n+ استفاده می شود. بنابراین تحقیقاتی برای تعیین عرض بهینه لایه های تخلیه در ولتاژهای انسداد مختلف به منظور دستیابی به حداقل افت ولتاژ هدایت مستقیم انجام شده است . یک مدل یک بُعدی کامل برای محاسبه حداقل عرض لایه تخلیه برای بدست آوردن شکست یک ساختار p+n-n+ توسعه داده شده است و برای محاسبه عرض بهینه لایه تخلیه در ولتاژهای انسداد مختلف به منظور دستیابی به حداقل افت مستقیم مورد استفاده قرار گرفته است . نتایج نشان می دهد که محاسبه ضخامت های ناحیه رانش دارای ناخالصی کم و ولتاژ شکست مرتبط با آن و افت ولتاژهای مستقیم ، زمانی که ولتاژ بالایی به ساختار p+n-n+، با استفاده از روابط ساده شده ساختار p+n اعمال می گردد ، نادرست انجام می شود. این نتایج همچنان حداقل میزان غلظت ناخالصی ساختارهای p+n-n+ را نشان می دهند. تجزیه و تحلیل ها برای نمونه نشان می دهند که بهینه سازی غلظت ناخالصی به منظور کاهش vf مربوط به دیود si به مقدار kv 5 می تواند منجر به کاهش %12در افت مستقیم گردد، در حالیکه برای sic و gan این کاهش ناچیز و معمولا" کمتر از %1می باشد.بنابراین بهینه سازی افت ولتاز مستقیم بوسیله بهینه کردن غلظت ناخالصی مربوط به ولتاژهای شکست برای طراحی مناسب یک دیود si ضروری می باشد در صورتیکه برای قطعاتی با مواد دارای شکاف انرژی گسترده این بهینه سازی غیرضروری است . قسمت دوم پایان نامه در رابطه با مدل فیزیکی یک sic bjt و تصدیق اعتبار این مدل از طریق انجام شبیه سازی می باشد. راه حل فوریه برای حل معادله ade در ناحیه کلکتور ترانزیستور استفاده می شود. این مدل بواسطه simulink , matlab تحقیق یافته است . نتایج شبیه سازی عملکرد استاتیک و همچنین نتایج بهینه سازی شده مربوط به تغییرات شکل موج ها را بدست می آورند. با توجه به نتایج شبیه سازی و بهینه سازی شده می توان دریافت که مدل ویژگی های استاتیکی و تغییرات یک sic bjt را به خوبی نشان می دهد . با توجه به نتایج مربوط به شبیه سازی می توان تغییرات تلفات یک bjt را محاسبه نمود. اختلاف بین تغییرات تلفات شبیه سازی و بهینه سازی شده در طول حالت روشن و حالت خاموش به ترتیب %28/6 و %52/3 می باشد.