新型主动雪崩范式：扩展功率半导体器件的安全工作范围至6.5kV/15kA
应用物理
2025-05-23 v1
摘要
随着可再生能源在 various 形式中快速增长的能源集成、传输和利用，电力系统正从传统的金属基设施向先进的半导体技术演进。作为这一转型的核心，功率半导体器件正面临着超高开关能力的关键需求，这长期以来一直是该领域的挑战。本文基于P-N-P-N方案，提出一种新型受控雪崩器 (Avalanche Controlled Thyristor, ACT)，该器件采用主动雪崩范式，通过半导体级电位操控实现稳健且强大的关断能力。前所未有地，我们实现了可控关断电流纪录为15kA，较传统器件提升375%，而不牺牲阻塞和导通能力。该新型器件标志着功率半导体器件的开关能力不再是瓶颈，被认为将革命性地重塑电力换流的技术与实际应用格局，并从根本上提升大规模可再生能源集成、跨区域输电和经济高效利用的能力。
引用
@article{arxiv.2505.16695,
title = {Novel active avalanche paradigm for power semiconductor device extending extending SOA to 6.5kV/15kA},
author = {Liu Jiapeng and Liu Fucheng and Wu Jinpeng and Ren Chunpin and Pan Jianhong and Chen Zhengyu and Zhao Biao and Li Xiaozhao and Zhuang Chijie and Yu Zhanqing and Wei Xiaoguang and Zeng Rong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.16695},
year = {2025}
}