刘亚伟，陈万军

（电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都 610054）

1 引言

脉冲功率技术已广泛应用于环境工程、生物医疗、节能减排、材料制备等诸多领域[1-3]。而在脉冲功率系统中，脉冲开关是至关重要的一部分，它需要具备承受高关态阻断电压、高开态电流密度、高di/dt的能力。火花隙、闸流管等传统脉冲功率开关曾被广泛应用于脉冲系统中，但该类器件同时具有开关速率低、使用寿命短、驱动电路复杂、体积庞大等缺点[4,5]。随着半导体技术的发展，固态脉冲开关器件的低成本、高效率、小体积等特性使其成为替代传统开关器件的绝佳选择。VDMOS、IGBT等固体开关器件因其较大的导通电阻阻碍了其在超高电流峰值、超高di/dt条件下的应用；SCR和GTO等器件由于受电流驱动控制开关开启，增加了驱动电路的复杂性，限制了其应用范围；而MOS栅控晶闸管（MCT）具有导通电阻低以及电压控制的特点，使其在脉冲功率领域得到广泛应用[6-8]。

但MCT器件在超高di/dt条件下放电时，器件栅氧化层极易损坏，本文针对MCT在超高di/dt条件下脉冲放电时器件的栅极失效问题进行研究，搭建测试平台，通过仿真和测试分析回路中器件阴极电感对栅极与阴极之间电势差的影响，建立栅极与阴极电势差变化模型，分析并验证模型中阴极电感和栅极串联电阻在脉冲放电过程中对器件可靠性的影响。

2 MCT器件的失效分析

2.1 MCT的工作原理及测试电路

图1是MCT器件的半元胞结构示意图和等效电路……