GaN基整流器件的設(shè)計與制作的開題報告

GaN基整流器件的設(shè)計與制作的開題報告一、研究背景近年來，GaN基半導(dǎo)體材料因其高電子遷移率、高電子飽和漂移速度、高導(dǎo)電性能和高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，成為新一代功率半導(dǎo)體器件材料的主流，尤其在高頻、高壓、高溫等惡劣工作環(huán)境下更有優(yōu)越性能。其制造工藝也在不斷改進(jìn)完善，使得GaN基半導(dǎo)體器件已經(jīng)在電力電子、光電器件、微電子等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在各種GaN基器件中，整流器件是其中最基本的器件類型之一。它是將交流輸入電壓轉(zhuǎn)化為直流輸出電壓的電子器件，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備和家庭電氣用品中。在傳統(tǒng)的硅材料基整流器件中，Vth飽和電壓及導(dǎo)通電阻損耗是其關(guān)鍵問題，而GaN材料基整流器件由于特殊材料性質(zhì)，能夠在高電壓、高頻率、高溫等惡劣環(huán)境下保持高性能。因此，采用GaN材料基整流器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅材料基整流器件能夠提高器件的效率和功率密度。二、研究目的本課題將探究GaN基整流器件的設(shè)計和制作問題，主要包括以下幾個方面：1.研究GaN材料的基本物理特性和制造工藝，論述GaN材料優(yōu)越性能原因；2.研究GaN基整流器件的基本工作原理和性能指標(biāo)，論述其在不同工況下的應(yīng)用優(yōu)勢；3.設(shè)計GaN基整流器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制電路，依據(jù)電路仿真結(jié)果確定關(guān)鍵器件的參數(shù)；4.制作GaN基整流器件，并進(jìn)行器件的性能測試和參數(shù)優(yōu)化；5.對比GaN材料基整流器件和傳統(tǒng)硅材料基整流器件的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，探究GaN整流器件在應(yīng)用中的具體優(yōu)勢。三、研究內(nèi)容1.GaN材料的基本物理特性和制造工藝（1）GaN材料的基本物理特性及其優(yōu)越性能原因（2）GaN材料的制造工藝及其重要性能指標(biāo)2.GaN材料基整流器件的基本工作原理和性能指標(biāo)（1）整流器件的基本原理及其中的關(guān)鍵器件（2）GaN材料基整流器件的優(yōu)越性能及優(yōu)化設(shè)計方法3.設(shè)計GaN材料基整流器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制電路（1）整流器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計（2）整流器件的控制電路及其動態(tài)特性分析4.制作GaN材料基整流器件和性能測試和參數(shù)優(yōu)化（1）整流器件制作工藝及其關(guān)鍵問題（2）器件性能測試及參數(shù)優(yōu)化方法5.對比GaN材料基整流器件和傳統(tǒng)硅材料基整流器件的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，探究GaN整流器件在應(yīng)用中的具體優(yōu)勢。四、預(yù)期成果1.熟悉GaN材料的基本物理特性和制造工藝，了解GaN材料的優(yōu)越性能原因；2.掌握GaN材料基整流器件的基本工作原理和性能指標(biāo)，了解GaN整流器件在不同工況下的應(yīng)用優(yōu)勢；3.設(shè)計出GaN材料基整流器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制電路，提高整流器件的性能和效率；4.制作出GaN材料基整流器件，并進(jìn)行器件的性能測試和參數(shù)優(yōu)化，驗證設(shè)計的可行性；5.對比GaN材料基整流器件和傳統(tǒng)硅材料基整流器件的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，探究GaN整流器件在應(yīng)用中的具體優(yōu)勢。五、進(jìn)度安排第一季度：文獻(xiàn)調(diào)研和總結(jié)第二季度：GaN材料基本物理特性和制造工藝的研究第三季度：GaN材料基整流器件的基本工作原理和性能指標(biāo)的研究第四季度：設(shè)計GaN材料基整流器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制電路第五季度：制作GaN材料基整流器件和性能測試及參數(shù)優(yōu)化第六季度：對比GaN材料和傳統(tǒng)硅材料基整流器件的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，寫作成果論文。六、參考文獻(xiàn)[1]顧中偉，楊喜龍.GaN材料及其應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2010.[2]李金魁，曹占寶，李文清等.基于GaN晶體管的全橋直流-直流變換器[J].電工技術(shù)學(xué)報,2017,32(5):916-923.[3]TsaiCJ,LaiYS,HsuYY.AGaN-basedZVSDC-DCconverterwithzero-voltageswitching[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2011,26(2):619-628.[4]林亮，童久華，胡振琥等.GaN基高效LED驅(qū)動器研究及其應(yīng)用[J].光電子工程,2018,45(