电磁脉冲对太阳电池阵电池电路毁伤效应研究
本文选题：电磁脉冲 切入点：太阳电池片 出处：《南京理工大学》2017年硕士论文
【摘要】：近年来,随着电磁脉冲武器的快速发展,空间航天器面临的威胁越来越大,太阳电池阵作为保障航天器运行的重要组成部分,它的可靠性显得至关重要。本文在分析了电磁脉冲对电子电路的耦合机理以及太阳电池阵电池电路的特点后,选择了硅太阳电池片、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为本课题的研究重点。本文首先建立了硅太阳电池片的器件模型,并通过仿真得到了电池片的输出特性。然后通过器件-电路联合仿真的方法,研究了硅太阳电池在电磁脉冲作用下的损伤效应,得到了硅太阳电池输出特性随加载电压幅值、上升时间的变化规律。同时本文还通过曲线拟合得到了硅太阳电池的转换效率与加载电压幅值、上升时间之间的关系。然后利用半导体器件仿真软件建立了MOSFET器件模型,并对器件的输出特性、转移特性进行了仿真,验证了所建模型的正确性。并通过仿真漏极注入阶跃电压下器件内部的温度响应,对其损伤机理和过程进行了分析研究。此外,本文还通过利用不同参数的阶跃电压加载,仿真得出了不同参数阶跃电压对MOSFET的损伤规律,在阶跃电压幅值一定时,MOSFET器件内部的温升过程及最后达到的最大温度都与电压上升时间无关,器件烧毁所用的时间与电压上升时间满足线性关系;在阶跃电压上升时间一定时,随着电压幅值的增加,器件的温升明显加快,器件能达到的最高温度也随之增加,器件烧毁所需的时间与电压幅值的大小满足幂函数关系。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of electromagnetic pulse weapons, space spacecraft is facing more and more serious threats. Solar cell array is an important part of spacecraft operation, its reliability is very important.After analyzing the coupling mechanism of the electromagnetic pulse to the electronic circuit and the characteristics of the solar cell array cell circuit, the silicon solar cell and MOSFETs are selected as the focus of this research.In this paper, the device model of silicon solar cell is established, and the output characteristics of silicon solar cell are obtained by simulation.Then the damage effect of silicon solar cell under electromagnetic pulse is studied by means of the combination of device and circuit simulation, and the variation of output characteristic of silicon solar cell with the amplitude of loading voltage and rising time is obtained.At the same time, the relationship between the conversion efficiency, the loading voltage amplitude and the rising time of the silicon solar cell is obtained by curve fitting.Then, the MOSFET device model is established by using the semiconductor device simulation software, and the output and transfer characteristics of the device are simulated to verify the correctness of the model.The damage mechanism and process of the device are analyzed by simulating the temperature response of the device under the step voltage of drain injection.In addition, by using step voltage loading with different parameters, the damage law of step voltage to MOSFET with different parameters is obtained by simulation.When the amplitude of step voltage is constant, the temperature rise process and the maximum temperature reached in MOSFET are independent of the rising time of voltage, and the time used to destroy the device is linear with the rising time of voltage, and when the rising time of step voltage is constant,With the increase of the voltage amplitude, the temperature rise of the device is obviously accelerated, and the maximum temperature of the device can also be increased. The power function relationship between the time required for the device burning and the magnitude of the voltage amplitude is satisfied.
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V442;TM914.4
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，本文编号：1708128
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