高山城 GAO Shan-cheng；李玉玲 LI Yu-ling；刘东 LIU Dong；马艳 MA Yan

（西安电力电子技术研究所，西安710061）

（Xi'an Power Electronics Research Institute，Xi'an 710061，China）

0 引言

随着电力电子技术的快速发展，电力半导体器件在变流技术的领域得到了广泛的应用。随着变流装置输出功率的不断提高，迫切需要减少变流装置中逆变桥中整流管的串、并联的数目，提高单只器件的功率容量，从而使桥臂的均流、均压变得更为简单，方便设备的制造、养护和维修，提高运行的稳定性和可靠性，提高经济效益。因而研制大容量ZP6000A/8500V特高压整流管就显得十分重要。

1 理论分析

1.1 雪崩击穿电压与穿通电压 本项目属于特高压超大功率电力半导体器件，应采用PIN[1]设计，PIN型设计的元件耐压原理由PN结的表面雪崩击穿电压与元件体内穿通电压共同决定。如图1所示。

图1 整流管阻断电压与雪崩电压、穿通电压的关系

根据半导体器件理论[2]可知，雪崩击穿电压与电阻率、基区宽度有关，电阻率越高，基区宽度越大，雪崩击穿电压越高，表面雪崩击穿电压不仅与体内雪崩击穿电压有关，而且与结终端造型结构在有关；穿通电压主要与基区宽度有关，基区宽度越宽，整流管体内的耗尽层越不易发生穿通现象。而大功率整流管不仅要求高阻断电压、大通流能力，而且要求低通态压降、快反向恢复时间（即体内储存较少的反向恢复电荷），这就要求整流管必须采用低电阻率硅单晶，并减薄基区宽度，可见它们之间存在一个最佳值，即阻断电压无限接近特定电阻率下雪崩电压和穿通电压。……