（电工理论与新技术专业论文）功率mosfet低温特性研究.pdf

功率m o s f e t 低温特性研究 c r y o g e n i cb e h a v i o u ro fp o w e rm o s f e t a b s t r a c t t h ep a s tf e wy e a r sh a ss e e nas u r g ei ni n t e r e s ti nt h ep o w e rd e v i c e sf o rac r y o g e n i c e n v i r o n m e n t a sc o m p a r e dt or o o mt e m p e r a t u r e ，p e r f o r m a n c eo fm o s tp o w e rd e v i c e s i m p r o v e dm a r k e d l yi n3 0 0 k - 7 7 kb e c a u s eo fa ni m p r o v e m e n ti nt h em a t e r i a lp a r a m e t e r so f s i l i c o n p o w e rm o s f e t ( m e t a lo x i d es e m i c o n d u c t o rf i e l de f f e c tt r a n s i s t o r ) w a st h o u g h tt o b ee s p e c i a l l ys u i t a b l ef o rc r y o g e n i ct e m p e r a t u r e sb e c 锄雠p o w e rm o s f e tc a nb eo p e r a t e d w e l li nl o wt e m p e r a t u r ea n dt h em o s f e to n - r e s i s t a n c e ，w h i c hr e f l e d st h es w i t c h i n g l o s s e s ，d e c r e a s e dr e m a r k a b l ea tl o w e rt e m p e r a t u r e i nt h i sp a p e r ，f r o mt h ep o i n to fv i e wo fs e m i c o n d u c t o rp h y s i c s ，t h ew i d et e m p e r a t u r e r a n g em o d e l so ft h ei m p o r t a n tp a r a m e t e r so fs i l i c o nw e r ea n a l y s e da n dc a l c u l a t e d ，b a s e do n t h o s em o d e l s ，t h et h r e s b o l dv o l t a g e , t h eb r e a k d o w nv o l t a g e , t h es p e c i f i co nr e s i s t a n c ea n dt h e t r a n s c o n d u c t a n c eo f p o w e rm o s f e tw e r ec a l c u l a t e d b a s e do nt h ev i r t u a li n s t r u m e n t sg r a p h i cp r o g r a m m i n gl a n g u a g e ，t h e s y s t e mf o r m e a s u r i n gt h ep a r a m e t e r so fp o w e rm o s f e tf r o m3 0 0 kt o7 7 kw a ss e tu p c o m p a r e dt h e c a l c u l a t e da n dm e a s u r e dr e s u l t s , t h eb r e a k d o w nv o l t a g ea n do n - r e s i s t a n c ew e r ef o u n dt o d e c r e a s e w h e r e a st h et h r e s h o l dv o l t a g ea n dt r a n s c o n d u c t a n c ew e r ef o u n dt oi n c r e a s e 、i t l la d e c r e a s ei no p e r a t i n gt e m p e r a t u r e l o wt e m p e r a t u r eo p e r a t i o nw a se x p e c t e dt or e s u l ti nl o w e r s w i t c h i n gl o s s e s ，h i g h e rf r e q u e n c y , a n di m p r o v e m e n ti nt h es a f e - o p e r a t i n ga r e a ( s o a ) a tl a s t ，a2 5 k h z ，5 0 v 2 0 v , 2 0 0 wb u c kc o n v e r t e rw a sd e s i g n e d ，t h ea c t i v ea n d p a s s i v e c o m p o n e n t su s e di n 也ec i r c u i ta n dt h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yo ft h ec o n v e r t e rw e r eb o t ht e s t e d i n7 7 ka n d3 0 0 k i tw a sf o u n dt h a tt h eo p e r a t e de f f i c i e n c yo ft h ec o n v e r t e ri m p r o v e da b o u t 5 i n7 7 k k e y w o r d s ：p o w e rm o s f e tc r y o g e n i ct e m p e r a t u r e m a t h e m a t i cc a l c u l a t i o n b u c k c o n v e r t e r i l 主要符号列表 c g sc g d c 口s c 哪 c 。 巳 c 。 d 。 e c e f u ( ； b g 。 h jd f w r l k l g ，竹 m p m h 玎 n n o 主要符号列表 极问电容 输入电容 输出电容 单位面积栅氧化膜电容 反馈电容 h 区少数载流子扩散系数 导带底能级 费米能级 禁带宽度 价带顶能级 跨导 普朗克常数 饱和漏极电流 玻尔兹曼常数 多晶硅栅长 单元扩散窗口 电子有效质量 空穴有效质量 单位体积中电子浓度 单位体积中受主离子浓度 单位体积中受主离子浓度 v 本征载流子浓度 单位体积中空穴电子浓度 开关损耗 栅氧化层陷阱电荷 积累层电阻 沟道电阻 漂移区电阻 j f e t 区电阻 源+ 扩散区电阻 通态阻抗 理想通态特征电阻 绝对温度 栅氧化层厚度 击穿电压 电子饱和速度 反型层电子饱和速度 阀值电压 积累层阀值电压 漂移区传导宽度 + 源区扩散深度 尸基区扩散深度 一 p 只 心 如 彤 k 如 r o k 矗 o ( x p - 矗) 沟道长度 z 沟道宽度 g 。，卢 c h y n o w e t h 系数 s 。 硅介电常数 气栅氧化层介电常数 f 。 一区少数载流予寿命 f 。载流子产生寿命 v i 。 ， “ m ，卢朋 一心 ， 晶格散射相关的迁移率 电离杂质散射相关的迁移率 积累层电子迁移率 体载流子迁移率 反型层电子迁移率 表面散射相关的迁移率 第一章绪论 第一章绪论 1 1 低温下功率器件研究的意义 早在2 0 世纪7 0 年代初，基于矾0 s 等微电子器件构造的计算机系统在低温( 液氮温 度7 7 k ) 下工作具有的优点已经开始引起人们的注意，在过去几十年中，这项工作未能 得到深入的研究，其主要原因是没有大功率制冷技术使得功率器件和系统能长时间维持 在低温环境中工作。在这个时期，器件性能的提高主要是通过改善其结构设计和制造工 艺来实现，随着这两个方面的日益完善，要想按原有的思路来继续改善器件的性能已经 非常困难。在这样的一个背景下，在微电子和功率电子领域，人们希望通过其它的途径， 使器件和系统的性能得到进一步提高。伴随着近年来太空探索技术、超导体技术以及低 温制冷技术等领域的快速发展，让器件和系统工作于低温环境来达到提高性能的目的无 疑重新成为一种选择。 太空探索技术领域要求使用的功率器件以及能量转换系统能够在夜间极低的温度 下正常工作如果采用给系统提供一个接近于常温的热源，必将引进附属的提供室温工 作环境的装置，无形中就增加了系统的体积和成本。如果能研制出即使在低温环境下也 能正常工作的宽温区的电力电子转换系统，那将会提高系统的功率密度和转换效率1 i i 2 l ： 高温超导体的出现使得超导体的应用加大了步伐，超导体技术已知的应用如：超导储能 系统( s m e s ) 、超导核磁共振成象( m r i ) 、超导高压输电等，其中大部分都跟电力电子 领域都密切联系，所以低温电力电子技术研究从某种角度也可以看成为是由超导技术研 究演化出来的一个重要分支3 1 h i $ i ；另外，低温制冷技术的发展也非常迅速，小型、高 效、和工作稳定的制冷机以及价格低廉的制冷剂液氮的出现都为电子技术和低温技术的 结合奠定了基础。 低温下电力电子技术的研究不是电力电子技术和低温技术的简单堆积。其中包含了 低温半导体中载流子运动的现象和规律、冷凝物质内部的量子物理特性、半导体器件、 电路和系统的低温工作性能及其低温设计与制备等多方面理论。功率器件在低温下的特 性分析进入其本质就是对硅材料在低温下基本特性的研究，这对于研究功率器件低温下 的特性以及最终对低温功率器件的结构设计都将会有很大的帮助。半导体材料在低温下 特性的研究很早在国际上就已经展开，从研究得出的结论中我们可以看出，半导体材料 l 功率m o s f e t 低温特性研究 在低温环境下性能可以得到很大程度的提高。在低温工作环境下。半导体材料本身的一 些基本特性，如载流子迁移率，热导率等方面的改善使器件的性能得到明显改善。7 7 k 时载流子迁移率与常温时相比提高2 4 倍，硅的热导率提高6 倍，散热率提高近1 0 倍， 硅氧化层击穿时间提高近1 0 0 0 倍，漏电流下降1 0 0 0 倍，这些性能的变化不仅使得电力 电子器件的开关频率得以提高，系统体积得以减小，而且可以降低功耗，提高整个系统 工作的可靠性帕i 。低温下半导体材料的特性研究主要围绕三种重要的半导体材料硅( s i ) 、 锗( g e ) 、砷化镓( c a r s ) 展开。对这些材料在低温下的能带、载流子分布和输运性质进行 了相应的研究。并且得出上述三种材料制作的半导体器件合适的工作温度区域，下面给 出的是对应的表格1 7 1 ： 表1 - 1 三种材料半导体器件工作温区表 材料器件温度区域 双极性器件 1 0 0 k 硅( s i )d is c r e t ej f e t 液氮温度( 4 2 k ) 及以上 b i s c r e t em o s f e t液氮温度及以上 锗( g e )双极性器件 1 0 0 k d is c r e t ej f e t 液氮温度及以上 v l s i m o s f e t 液氮温度( 7 7 k ) 砷化镓( g a r s )d i s c r e t em e s f e t2 0 k 及以上 l s i v l s im e s f e t液氮温度 本文主要研究电力电子领域的功率场效应晶体管( s f e t ) 在低温下的一些基本特 性的变化。功率m o s f e t 是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是 驱动电路简单，需要的驱动功率小；其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。现 实中，功率m o s f e t 在电力电子能量转换系统中得到了广泛的应用，但由于功率m o s f e t 电流容量小，耐压低，开关损耗严重，一般只适用于不超过1 0 千瓦的电力电子装置。 这已经成为常温下无法跨越的障碍，极大的约束了功率m o s f e t 的应用范围。而从现有 的研究结果中可以看出，硅材料在低温下许多特性变化非常明显。硅材料功率m o s f e t 的通态阻抗、击穿电压、阀值电压以及跨导值等重要参数也都随着温度的降低发生了相 应的变化。其中反映开关损耗的通态阻抗在低温7 7 k 下下降得尤其明显，展开低温下功 率m o s f e t 的研究就是希望能突破常温下功率m o s f e t 面临的瓶颈问题。 2 第一章绪论 1 2 低温下功率器件以及电路的研究现状 电力电子器件在低温下的研究从上个世纪8 0 年代后期提出来以后，吸引了美国， 日本，德国等许多国家专家的目光，像美国通用电气电力电子研发中心，美国国家航空 航天局( n a s a ) ，还有国际上的许多知名大学都在这方面做了大量的研究，他们对许多 电力电子器件在低温下的性能都进行了铡试，有源器件象金属氧化物半导体场效应晶体 管( m o s f e t ) 嘲l l 【1 0 1 ，绝缘栅双极晶体管( i g b t ) i t t l l ，双极性结晶体管( b j t ) 1 1 3 l 静电感应晶体管( s i t ) 1 1 4 1 、以及常用的三极管等，无源器件像电阻，电容1 5 i ，电感， 二极管等。有的还根据对电力电子器件在低温下特性的掌握，进一步探索了运行于低温 环境的高效高可靠性的电力电子转换装置。 1 2 1 低温功率器件的研究现状 目前液氮温度7 7 k 容易获得。研究这个温度下器件的工作特性更具有实用意义。但 是要对器件特性进行更广泛的研究，温度范围可降低到液氦温度4 2 k 附近。功率器件 工作于低温环境时，表现出很多不同于常温下的特性。总结现有的研究结果可以得到如 下的结论1 6 1 ： 1 ) 对于以多数载流子导电的器件( 多子器件) ，如肖特基势垒二极管。结型场效应晶体 管和m o s 场效应晶体管等，可以降低通态压降：电子和空穴的载流子迁移率从室温3 0 0 k 到低温7 7 k 提高了不止一个数量级，这就直接导致了多子器件通态压降也即通态损耗的 降低； 2 ) 对于以少数载流子导电的器件( 少子器件) ，由于电子和空穴的寿命从3 0 0 k 到7 7 k 下降得非常明显，这就导致了其关断时衰减时间的降低，这样对于像绝缘栅双极晶体管 ( i g b t ) ，双极性结晶体管( b j t ) 这些少子器件，低温下就可以提高开关频率。这是常 温下少子器件尤其是i g b t 一直希望能克服的问题。而同时大多数少子器件由于开关时 间的缩短可以提高器件本身的反向偏置安全工作区域。对于感性负载不管是少子器件还 是多子器件反向安全工作区域都是我们经常要考虑的一个参数，所以在低温下功率器件 可阻工作于更宽范围； 3 ) 功率器件工作于低温环境可以提高通过的电流密度：硅和通常用于封装的氧化镀材 料的导热系数分别在低温下提高了约六倍和十倍，这就直接导致了在低温下对器件的尺 寸，重量以及封装的设计可以要求的更加宽松，所以对于相同的散热能力的器件，在低 温下可以通过更大的电流。由于低温下硅材料和封装导热性能的提高，所| ：上可以降低器 件和功率模块的封装体积，这对于功率模块的设计很具有吸引力； 4 ) 功率器件工作于低温环境可以减少漏电流：由于结漏电流跟温度成一个指数关系， 所以低温下漏电流跟常温下比较要下降很多，对于肖特基势垒二极管和双极性器件，这 种现象尤其明显： 5 ) 研究低温下电路和系统，最终可以提高系统工作的可靠性：基本上低温下电力电子 器件的退化现象，象相互扩散，腐蚀等，主要的退化机理都是由于热敏感器件的存在， 而且跟温度同样成一定的关系，所以合适的低温环境可以提高器件本身的防退化能力， 从而可以提高系统的可靠性； 6 ) 低噪音：在温度很高的情况下，硅功率器件本身会产生一定的噪音这种噪音可能 会改变器件的传导特性，甚至会影响到栅极的驱动信号，导致器件的出现误操作，而在 很低的温度下，这种现象基本上可以被杜绝。 功率m o s f e t ，根据文献i 坫i ，在低温下，由于本征载流子浓度的降低以及载流子迁 移率和载流子平均自由程的提高，其阀值电压将略有升高，通态阻抗将大幅度下降，击 穿电压将降低。当然功率器件和电路低温环境下的应用同样具有一些难点，例如三极管 在低温下根本无法工作。绝缘栅双极晶体管( i g b t ) 甚至被认为在低温下特性没有什 么明显改善，甚至有可能更差。而本文的研究对象功率m o s f e t 在低温下其击穿电压值 会有一定程度的下降，影响到低温下的使用。诸如此类的难点都要求我们在研究中去克 服或者避免。 1 2 2 低温下电路的研究现状 低温下电路的研究不可避免就是必须要展开低温下无源器件的研究。对电阻而言， 金属薄膜电阻，在低温下性能非常好：厚膜电阻在低温下性能发生一些变化，有些电阻 变化很小，有些变化很大。碳膜电阻在低温下则具有更为复杂的特性。电解电容随温度 下降，容量迅速减小。一1 5 0 度时电容值大概只有常温下的1 1 0 ，低温7 7 k 时根本不能 工作。聚丙烯和聚苯乙烯电容则表现出较高的阻抗压降和更低的损耗，聚脂电容虽然工 作很好，但电容值发生的变化较前两者大很多。传统磁体材料如铁氧体磁芯和铁粉芯可 以在7 7 k 温度工作，但是损耗要比常温下大。因此需要寻找低温环境下损耗小渗透性好 的替代磁体。由于导线的电阻只有常温下的t 7 ，使得无损耗铁心线圈品质因数远大于 4 第一章绪论 常温时的值i i ：而普通功率二极管的通态压降在低温下则显著上升，肖特基势垒二极管 在低温下通过小电流时通态压降比常温下高。但当电流达到一定值时，低温下的通态压 降则比常温下低 6 1 。 低温下对电路特性的研究已经展开了很久，美国通用电气电力电予研发中心和美国 国家宇航局( n a s a ) 在这方面一直走在前列。他们已经对直流d c d c 变换器在低温下的 特性进行了深入的研究。下面是美国国家宇航局( n a s a ) 下属的l e w i s 研究中心对两种 功率等级的d c d c 变换器在宽温区的效率进行测试的结果，图1 - 2 为四种1 0 w 直流d c d c 变换器宽温区的效率曲线i 埔i ，可以看出在低温下电路的工作效率比常温下要低；而图 1 3 为1 k w 直流d c d c 变换器宽温区的效率曲线，跟常温下比较。低温下电路的工作效 率提高了近两个百分点i i 卅。从中比较可以看出，电路功率容量太小在低温下体现不出来 优势。反而可能会导致工作效率降低，这主要是因为电路工作于低温环境下时，电路中 某些器件在低温下会比常温下消耗更多的能量，而这又是无法避免的。所以低温电路或 者系统应用的方向应该是要瞄准高功率、大容量，小容量的功率电路在低温下工作基本 上没有太大意义t 其中临界功率容量的选取跟电路的拓扑有着很大的关系，跟电路中有 源器件和无源器件的选取都有着密切的关系。 图卜2 四种1 0 wd c d c 电路宽温区效率曲线 一承一各毛墨墨 功率m o s f e t 低温特性研究 图卜31 k w 直流d c d c 变换器宽温区效率曲线 1 3 低温电子技术的应用领域 在过去的几十年中，出现了很多低温环境下工程应用的研究，虽然针对低温环境对 物理现象影响的研究很早就己展开，但低温技术真正出现于实际工程应用中还是最近几 十年才开始。其中既包括微电子领域也同样包括功率电子领域。主要包括以下几个领域： 1 ) 在8 0 年代后期，在微电子领域相继研制出低温下工作的乘法器、微处理器和超 级计算机。如i 加i ： e t a l 0 超级计算机，l m e m o s ，2 0 0 0 芯片： 日立( h i t a c h i ) 平行乘法器，1 3 f m e m o s ，8 8 位，2 芯片： d c j l l 微处理器，3 m e m o s 1 6 位，2 芯片； 实验表明，低温下工作使上述系统性能和可靠性得到全面的提高。e t a l 0 超级计算 机工作时，中央处理器( c p u ) 直接浸泡在液氮里，其工作速度是常温下的两倍。对于 低温c m o s 乘法器，由于引线电阻和电容的乘积随温度的下降而大幅度地下降，其延迟 时间明显下降，延迟功耗积最小可达0 1 f j 。对于采用3 mv l s ic m o s 规则制备的d c j l l 型微处理器，与常温下比较，低温下时钟频率有7 2 - 9 7 的提高。 2 ) 由于低温电路良好的低噪声性能，低温电子设备在通讯遥感、武器设备、卫星 传输以及宇航领域显示出其独到的用途【2 1 | 2 1 1 ： 目前，很多侦察、通信、气象和资源等卫星都采用了红外遥感器。为了降低红外本 底噪声，提高系统分辨率，拓宽频带和响应速度，必须使红外装置在低温条件下工作。 6 lu器墨e苦i互五 第一章绪论 装有微型制冷器的高灵敏的红外探测器可以浏出地面下0 5 c 的温度变化，可以探测潜 海深度6 0 米以内的潜艇活动。使甩微型制冷器后，通过卫星可以发现装有伪装的导弹 发射架，分辨出真假弹头。在航天领域，电子设备面临温度极低的自然环境，常温下设 计的电子设备系统性能急剧蜕变以致失效，这时必须要考虑采用低温系统设计。 3 ) 大型核磁共振成像仪( m r i ) 中的应用1 2 2 j ： m r i 是超导体在现实中的一项成功应用，最早出现于1 9 8 4 年早期的超导核磁共振 成像仪中使用的超导体均为低温( 4 2 k ) 超导体，而第二代产品均使用的是高温( 7 7 k ) 超导体。这主要是由于液氮作为工业副产品在价格上比液氮便宜很多。核磁共振成像仪 ( m r i ) 中对磁体的功率要求约i o k w ，要获得输出信号中信号对于噪音的高比率( 这决 定了系统的分辨率) ，就要求系统在高功率等级下还必须要工作于高频3 0 0 m h z 。这对m r i 系统中的功率变换电路也提出了严格的要求。由于超导体的存在，已经具有了低温环境， 考虑到系统对功率变换电路的高要求以及功率器件在低温下表现出来的高频特性，可以 考虑将功率变换电路也工作于低温环境。 4 ) 超导储能系统( s m e s ) 中的应用例： 超导储能系统( s m e s ) 可实现电力负荷的调峰，平均日用电的高峰和低谷的差，发 挥现有电力设备的潜力。此外它可用于稳定系统电压和频率，提高电力品质。这是s m e s 系统主要的两个应用方向。其储能原理是电网电能经过电力电子变换装置将交流电转化 为直流电然后储存到浸泡在液氮中的超导线圈中，让直流电流在一个没有损耗的超导环 旱流动。在s m e s 系统中，由于超导体电阻为零，能量储存时损耗极小，s m e s 系统的效 率可达9 0 以上比飞轮储能和蓄电池储能的效率高的多。近年来，人们把注意力投向 利用小型s m e s 系统提高电能质量的研究，比如应付短时间的电压突降和突然停电。由 于解决这样的问题需要功率巨大而不是储能巨大的储能系统，因此实现起来较为容易。 完整的s m e s 系统中包含有a c d c 、d c a c 电力电子变换系统，用到很多的功率半导体开 关器件，超导s m e s 系统中的主要损耗就是发生在这些功率变换电路中，所以同样可以研 究s m e s 系统中功率变换电路在低温下的工作情况。 除了以上四点，低温电子技术跟实际中的应用领域还可以涉及到雷达、高压输电、 超导电机以及磁悬浮列车等多个领域【6 l ，而所有的这些领域都涉及到电能变换装置以及 半导体开关器件。考虑到液氮低廉的价格，以及半导体器件在低温下表现出来的一些优 点，所以研究低温下的半导体器件以及电路的特性非常有意义，而最接近于现实的应该 就是低温电子技术跟超导体技术相结合的应用。 7 功率m o s f e t 低温特性研究 1 4 本论文的主要工作 由于低温下功率器件、电路和系统具备了如上所述的优异性能和独到用途，近年来 低温下功率器件的研究引起了国外很多学者的高度重视。为了更深入的了解低温下半导 体功率器件的基本性能，本文在调研国外大量文献的基础上，从半导体物理角度出发， 对硅材料关键参数的温度模型进行了分析评价和数学仿真，同时搭建了实验测试的平 台，给出了低温下功率m o s f e t 各参数的测试方法，完成了各参数3 0 0 k - 7 7 k 内的测试， 同时在功率m o s f e t 各参数温度模型的基础上完成了数学仿真，对比仿真和实验结果给 出了相应的理论分析。在器件研究的基础上。研究了2 0 0 wb u c k 电路低温下的特性。并 首次提出了功率d o s f e t 低温下应用于微型超导储能系统中的想法。本文对低温下功率 器件的研究具有一定的指导作用。 本文的工作主要包括： 第一章：综述了低温下功率器件、电路以及系统的研究意义和研究现状。总结了低 温电子技术已有的和将来可行的应用领域： 第二章：介绍了常温下功率m o s f e t 的工作原理，主要参数以及基本特性； 第三章：对硅材料关键参数的温度模型进行了分析评价和数学仿真同时根据实验 数据比较了不同电子和空穴、禁带宽度、本征载流子浓度温度模型仿真结果的精确性： 第四章：介绍了实验硬件和软件平台的搭建，介绍功率m o s f e t 通态阻抗、阀值电 压、开关特性以及击穿电压低温下的测试方法； 第五章：比较了功率m o s f e t 各参数数学仿真和实验结果，并给予了相应的理论分 析。 第六章：提出了用功率m o s f e t 替代微型超导储能系统内部斩波器中的开关元件， 并使功率m o s f e t 和超导磁体- - nt 作于低温环境下的想法，以达到提高斩波器工作 效率的目的。 第七章：总结了全文的工作，指出了其中存在的缺点，提出了后续工作的方向。 塑二兰丝堡 一一 参考文献： 【1 】e l b n i u k ，m e ，；g e r b e r , s ；h a m m o u d , a ；p e t e r s o n ，r l 。；e f f i c i e n c ya n dr e g u l a t i o no f c o m m e r c i a ll o wp o w e rd e d ec o n v e r t e rm o d u l e sa tl o wt e m p e r a t u r e ；e n e r g yc o n v e r s i o n e n g i n e e r i n gc o n f e r e n c ea n de x h i b i t ，2 0 0 0 ( i e c e c ) 3 5 t hi n t e r s o c i e t y v o l u m e1 ，2 4 - 2 8j u l y 2 0 0 0 ，p a g e ( s ) ：i - 6 ； 2 】2d a s ，r s l ；k r a u t h a m e r , s ；f r i s b e e ，r h ；e v a l u a t i o no fc r y o g e n i cp o w e rc o n d i t i o n i n g s u b s y s t e m sf o re l e c t r i cp r o p u l s i o ns p a c e c r a f t ；e n e r g yc o n v e r s i o ne n g i n e e r i n gc o n f e r e n c e ， 1 9 9 6 i e c e c9 6 p r o c e e d i n g so ft h e3 1 s ti n t e r s o c i e t y ，v o l u m e1 ，1 1 - 1 6a u g 1 9 9 6 ，p a g e ( s ) ：6 0 5 - 6 1 0 ； 【3 】3m u e l l e r , o m ；h e r d ，k g ；p o w e r ，u l t r a - h i 9 1 le f f i c i e n c yp o w e rc o n v e r s i o nu s i n g c r y o g e n i cm o s f e t sa n dh t - s u p e r c o n d u c t o r s ，e l e c t r o n i c ss p e c i a l i s t sc o n f e r e n c e ，1 9 9 3 p e s c 9 3r e c o r d ，2 4 t ha n n u a li e e e 2 0 2 4j u n e1 9 9 3 , p a g e ( s ) ：7 7 2 7 7 8 ； 4 】i s e ，t ；m u r a k a m i ，y ；m a g n e t i c s ，c o n t r o lo f as u p e r c o n d u c t i n gc o i lb yam o s f e tp o w e r c o n v e n e ro p e r a t i n ga ti l e a l l i q u i dn i t r o g e nt e m p e r a t u r e ，i e e et r a n s a c t i o n so nv o l u m e2 7 ， i s s u e2 ，m a r1 9 9 1 ，p a g e ( s ) ：2 0 2 0 2 0 2 3 ； 【5 】b a r c l a yja ( 1 9 8 8 ) s u p e r c o n d u c t i v i t ya n dc r y o g e n i ca p p l i c a t i o n i ns k o u g ，se ，e d i t o r , t h e f i r s ta n n u a lc a m b r i d g ec o n f e r e n c eo nc o m m e r c i a la p p l i c a t i o n so fs u p e r c o n d u c t i v i t y ，v o l u m e 2 ，p a g e s5 8 一l1 0 ，c a m b r i d g ew o r l dt e c hp r e s s ； 【6 】r a n b i rs i n g h ；b j a y a n tb a l i g a ；c r y o g e n i co p e r a t i o no f s i l i c o np o w e rd e v i c e s ； 【7 】p k k i r s c h m a n ；c r y o g e n i c s m a r c h1 9 8 5 ，v 0 1 2 5 ；r e v i e wp a p e r ；c o l de l e c t r o n i c s ：a n o v e r v i e w ； 8 】s i n g h ，r ；b a l i g a ，b j ；p o w e rm o s f e ta n a l y s i s o p t i m i z a t i o nf o rc r y o g e n i co p e r a t i o n i n c l u d i n gt h ee f f e c to fd e g r a d a t i o ni nb r e a k d o w nv o l t a g e ；p o w e rs e m i c o n d u c t o rd e v i c e sa n d i c s ，1 9 9 2 i s p s d 9 2 p r o c e e d i n g so ft h e4 t hi n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u mo n ；m a y1 9 2 1 ， 19 9 2 ，p a g e ( s ) ：3 3 9 3 4 4 ； 【9 g i e s s e l m a n n ，m ；m a h u n d ，z ；c a r s o n ，s ；i n v e s t i g a t i o no fp o w e rm o s f e ts w i t c h i n ga t c r y o g e n i ct e m p e r a t u r e s ；p o w e r m o d u l a t o rs y m p o s i u m ， 1 9 9 6 ，t w e n t y s e c o n d i n t e m a t i o n a l ；2 5 - 2 7j u n e 1 9 9 6 ，p a g e ( s ) ：4 7 5 0 ； 1 0 】o m u e l l e r ；o n - r e s i s t a n c e , t h e r m a lr e s i s t a n c ea n dr e v e r s er e c o v e r yt i m eo fp o w e r 9 垫皇坚垡翌燮竺墅壅 m o s f e t sa t7 7 k ；c r y o g e n i c s , v o l2 9 ，o c t o b e r1 9 8 9 ； 1 l 】s a l t o h ，r ；y o s m n o ，m ；o t s u k i ，m ；s u k u r a i ，k ；as t u d y o ne d g et e r m i n a t i o nt e c h n i q u e a tl o wt e m p e r a t u r ef o rl l i g hv o l t a g ei g b t ；p o w e rs e m i c o n d u c t o rd e v i c e sa n di c s ，1 9 9 6 i s p s d 9 6p r o c e e d i n g s ，$ t hi n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u m ，2 0 - 2 3m a y1 9 9 6 ，p a g e ( s ) ：2 2 7 2 3 0 ； 【1 2 1c a l a f a , a ；s n e z h k o ，a ；h u d g i i i ：s ，j l ；s a n t i ，e ；p m z o r o v , r ；i o b to p e r a t i o na t c r y o g e n i ct e m p e r a t u r e s ：n o n - p u n c h - t h r o u g h a n d p u n c h t h r o u g hc o m p a r i s o n ；p o w e r e l e c t r o n i c ss p e c i a l i s t sc o n f e r e n c e ，2 0 0 4 p e s c ，0 4 2 0 0 4i e e e3 5 t ha n n u a l ；v o l u m e4 ， 2 0 0 4 ，v 0 1 4 ，p a g e ( s ) ：2 9 6 0 2 9 6 6 ； 13 】s a t a k e ，h 二h a m a s a k i ，t ；l o w - t e m p e r a t u r e ( 7 7k ) b j tm o d e lw i t ht e m p e r a t u r e d e p e n d e n c e so nt h ei n j c o t e d c o n d i t i o na n db a s er e s i s t a n c e ；e l e c t r o nd e v i c e s ，i e e e t r a n s a c t i o n so nv o l u m e3 7 ，i s s u e7 ，j u l y1 9 9 0 ，p a g e ( s ) ：1 6 8 8 1 6 9 7 ； 1 4 s i n g h ，r ；b a l i g a , b j ；c r y o g e n i co p e r a t i o n o fs t a t i c i n d u c t i o n ( s i t s i t h ) d e v i c e s ；p o w e rs e m i c o n d u c t o rd e v i c e sa n di c s ，1 9 9 5 i s p s d 9 5 p r o c e e d i n g so ft h e7 t h i n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u m ，2 3 2 5m a y1 9 9 5 ，p a g e ( s ) ：2 6 7 2 7 2 ； 【1 5 】h a m m o u d ，a ；g e r b e r , s ；p a t t e r s o n ，r l ；m a c d o n a l d ，t l ；p e r f o r m a n c eo f s u r f a c e m o u n tc e r a m i ca n ds o l i dt a n t a l u mc a p a c i t o r sf o rc r y o g e n i ca p p l i c a t i o n s ；e l e c t r i c a l i n s u l a t i o na n dd i e l e c t r i cp h e n o m e n a ，1 9 9 8 a n n u a lr e p o a c o n f e r e n c e ，v 0 1 2 ，2 5 2 8o c t 19 9 8p a g e ( s ) ：5 7 2 5 7 6 ； 1 6 】胡高宏、张玉林、丘明、齐智平、冯之钺；低温下功率m o s f e t 的特性分析； ，已录取，发表于2 0 0 5 年第八期； 【1 7 】张玉林、胡高宏、丘明：低温电力电子器件、电路及系统；已投稿： 【18 】e l b u l u k ，m e ；g e r b e r , s ；h a m m o u d ，a ；p a t t e r s o n ，r l ；c h a r a c t e r i z a t i o no fl o wp o w e r d c d cc o n v e r t e rm o d u l e sa tc r y o g e n i ct e m p e r a t u r e s ；i n d u s t r ya p p l i c a t i o n sc o n f e r e n c e ，2 0 0 0 c o n f e r e n c er e c o r do f t h e2 0 0 0i e e ev o l u m e5 ，v 0 1 5 ，8 1 2o c t 2 0 0 0 ，p a g e ( s ) ：3 0 2 8 3 0 3 5 ； 1 9 】n a s a l e w i sr e s e a r c hc e n t e r ，h t t p ：l l w w w n a s a g o v l c e n t e r s j g l e n n h o m e i n d e x h t m h 【2 0 】曹俊诚，东南大学，低温m o s 器件计算机模拟及仿真，半导体器件与微电子学博 士论文： 【2 1 r a m a l i n g a m ，m l ；d o n o v a n ，b d ；l a m p ，t ；b e a m ，j e ；s y s t e m sa n a l y s i sf o ra c r y o g e n i c a e r o s p a c et e r r e s t r i a l r a d a r p o w e rs y s t e m ；e n e r g yc o n v e r s i o ne n g i n e e r i n g c o n f e r e n c e ，1 9 9 6 i e c e c9 6 p r o c e e d i n g so ft h e3 1 s ti n t e r s o c i e t yv o l u m e2 ，1 1 - 1 6a u g 1 0 第一章绪论 1 9 9 6 ，p a g e ( s ) ：1 3 6 1 1 3 6 6 ： 2 2 1v a i lh e t e r c n ，j g ；f e n z i ，n ；j a m e s ，t _ w ；b o u r n e ，l c ；t h i nf i l mh i g ht e m p e r a t u r e s u p e r c o n d u c t o rr fc o i la n dc r y o g e n i cp r e a