Daily Review Card — 2026-05-16

本质与导读

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今日 SRS 卡 (3)

1. [Box 3] 半导体器件物理

❓ 问题:GaN HEMT 的 2DEG 沟道和 MOSFET 的反型层有什么本质区别?

💡 答案 (点击展开)

MOSFET 的沟道是反型层——用栅极电场把 P 型衬底表面'反型'成 N 型(强依赖 V_GS),载流子来自掺杂的少数载流子,受掺杂散射限制,迁移率低。GaN HEMT 的沟道是 2DEG(二维电子气)——来自 AlGaN/GaN 异质结界面的压电和自发极化束缚的电子(不是掺杂来的),浓度 ~10^13 cm⁻²,没有掺杂散射,迁移率可达 2000 cm²/V·s(比 Si 的 1450 还高)。代价:V_GS,max 只有 ±7V(p-GaN 栅),极易击穿栅氧;V_DSS 上限 ~650V;动态 R_DS(on) 随开通历史变化。

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2. [Box 3] 功率电子学(Power Electronics)

❓ 问题:LLC 谐振变换器为什么能在全载范围实现 ZVS?

💡 答案 (点击展开)

LLC 的 ZVS 由谐振电流提供,而谐振电流主要由 V_in 和 L_r/C_r 决定,相对独立于负载电流。开关管关断后,谐振电流继续流动(感性)→ 反向充电对侧管的 C_oss → 对侧管 V_DS 降到零 → 此时开通对侧管 → ZVS 实现。整个过程自然发生,不需要辅助电路。对比移相全桥:ZVS 依赖换流电感的能量 ½·L_r·I²,轻载时 I 太小能量不足,ZVS 失效 → 开通时 ½·C_oss·V² 能量短路损失,轻载效率急剧下降。这就是 LLC 取代移相全桥成为中等功率主流的核心原因。

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3. [Box 3] 功能安全(Functional Safety)

❓ 问题:功能安全和传统可靠性的根本区别是什么?

💡 答案 (点击展开)

可靠性看'多久会失效'(MTBF),功能安全看'失效时会不会伤人'。反直觉的例子:系统 A 的 MTBF = 100 万小时(极其可靠),但某失效模式会输出错误刹车指令;系统 B 的 MTBF = 1 万小时(差 100×),但任何失效都安全停机。从可靠性看 A 完胜,从功能安全看 B 完胜——因为 A 失效会造成事故,B 不会。功能安全管理的是'失效 → 危害'的风险路径,不是失效频率本身。所以不能只看 MTBF,要分析失效模式和失效后果。

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