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负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象

张波 丘东元 谭平安

负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象

张波, 丘东元, 谭平安
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  • 研究了晶闸管处于负微分电导状态下的非线性动力学行为,推导了晶闸管动力学系统不稳定需满足的边界条件,解释了晶闸管混沌现象产生机理.建立了晶闸管的非线性动力学方程,分析了该动力学方程的线性稳定性.在此基础上根据Jacobi矩阵得到了系统不稳定需满足的边界条件,指出晶闸管的混沌行为并非只由负微分电导特性引起,还与外界条件和器件本身物理参数等因素有关.最后,通过数值仿真和实验研究证实了理论分析的正确性,从而完整地解释了晶闸管的倍周期分岔和混沌行为.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:50937001)、国家高技术研究发展计划 (批准号:2007AA05Z229)、国家自然科学基金(批准号:50877028)和广东省自然科学基金重点项目(批准号:8251064101000014)资助的课题.
    [1]

    [1]Aoki K, Yamamoto K 1989 Appl. Phys. 48 111

    [2]

    [2]Deane J H, Hamill D C 1990 IEEE Trans. Power Electron. 5 260

    [3]

    [3]Lisik Z, Turowski 1991 IEEE Circ. Dev. Syst. 138 575

    [4]

    [4]Li G H, Zhou S P, Xu D M 2002 Acta Phys. Sin. 51 736(in Chinese)[李国辉、周世平、徐得名 2002 物理学报 51 736]

    [5]

    [5]Yao F, Xue C L  2007 Acta Phys. Sin.  56  6654 (in Chinese) [姚飞、薛春来 2007 物理学报  56 6654]

    [6]

    [6]Song J J, Zhang H M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5918(in Chinese)[宋建军、张鹤鸣 2008 物理学报 57 5918]

    [7]

    [7]Neamen D A 2003 Semiconductor Physics and Devices(New York: McGraw-Hill) p240

    [8]

    [8]Luo X S, Chen G R 2003 Acta Phys. Sin. 52 12 (in Chinese)[罗晓曙、陈关荣 2003 物理学报 52 12]

    [9]

    [9]Zhou Y L, Luo X S 2003 Acta Phys. Sin. 52 2978 (in Chinese)2[邹艳丽、罗晓曙 2003 物理学报 52 2978]

    [10]

    ]Li M, Ma X K, Dai D, Zhang H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1084(in Chinese)[李明、马西魁、戴栋、张浩 2005 物理学报54 1084]

    [11]

    ]Yang R, Zhang B 2007 Acta Phys. Sin. 56 3789(in Chinese)[杨汝、张波 2007 物理学报 56 3789]

    [12]

    ]Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728(in Chinese)[王学梅、张波、丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [13]

    ]Gorbatyuk A V, Rodin P B 1992 Solid State Electron. 35 1359

    [14]

    ]Benda V 2003 Power Semiconductor Devices: Theory and Applications (England: John Wiley) p56

    [15]

    ]Wacker A, Schll E 1994 Semicond. Sci. Technol. 9 592

    [16]

    ]Just W, Popovich S, Amann A, Baba N, Schll E 2003 Phys. Rev. E 67 026222

  • [1]

    [1]Aoki K, Yamamoto K 1989 Appl. Phys. 48 111

    [2]

    [2]Deane J H, Hamill D C 1990 IEEE Trans. Power Electron. 5 260

    [3]

    [3]Lisik Z, Turowski 1991 IEEE Circ. Dev. Syst. 138 575

    [4]

    [4]Li G H, Zhou S P, Xu D M 2002 Acta Phys. Sin. 51 736(in Chinese)[李国辉、周世平、徐得名 2002 物理学报 51 736]

    [5]

    [5]Yao F, Xue C L  2007 Acta Phys. Sin.  56  6654 (in Chinese) [姚飞、薛春来 2007 物理学报  56 6654]

    [6]

    [6]Song J J, Zhang H M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5918(in Chinese)[宋建军、张鹤鸣 2008 物理学报 57 5918]

    [7]

    [7]Neamen D A 2003 Semiconductor Physics and Devices(New York: McGraw-Hill) p240

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    [8]Luo X S, Chen G R 2003 Acta Phys. Sin. 52 12 (in Chinese)[罗晓曙、陈关荣 2003 物理学报 52 12]

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    [9]Zhou Y L, Luo X S 2003 Acta Phys. Sin. 52 2978 (in Chinese)2[邹艳丽、罗晓曙 2003 物理学报 52 2978]

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    ]Li M, Ma X K, Dai D, Zhang H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1084(in Chinese)[李明、马西魁、戴栋、张浩 2005 物理学报54 1084]

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    [12]

    ]Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728(in Chinese)[王学梅、张波、丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [13]

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    [16]

    ]Just W, Popovich S, Amann A, Baba N, Schll E 2003 Phys. Rev. E 67 026222

  • [1] 谭平安, 张波, 丘东元. 晶闸管混沌行为的延迟反馈控制与尖峰电流抑制. 物理学报, 2010, 59(8): 5299-5306. doi: 10.7498/aps.59.5299
    [2] 王小艳, 汪芃, 李倩昀, 唐国宁. 用晚钠电流终止心脏中的螺旋波和时空混沌. 物理学报, 2017, 66(13): 138201. doi: 10.7498/aps.66.138201
    [3] 王公堂, 刘秀喜. 镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1964-1969. doi: 10.7498/aps.59.1964
    [4] 刘秀喜, 王公堂. 有机硅化合物-金属氧化物绝缘保护材料在制造高压晶闸管中的应用研究. 物理学报, 2008, 57(1): 576-580. doi: 10.7498/aps.57.576
    [5] 栾玲, 李岩, 吕翎. 环形加权网络的时空混沌延迟同步. 物理学报, 2009, 58(7): 4463-4468. doi: 10.7498/aps.58.4463
    [6] 谢玲玲, 高继华, 彭建华. 利用速度反馈方法控制时空混沌. 物理学报, 2009, 58(8): 5218-5223. doi: 10.7498/aps.58.5218
    [7] 郭晶, 王钺, 山秀明, 任勇. 时空混沌中的序图样研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7663-7668. doi: 10.7498/aps.59.7663
    [8] 李雨珊, 吕翎, 刘烨, 刘硕, 闫兵兵, 常欢, 周佳楠. 复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计. 物理学报, 2013, 62(2): 020513. doi: 10.7498/aps.62.020513
    [9] 张旭, 沈柯. 耦合映象格子中时空混沌的控制. 物理学报, 2001, 50(4): 624-628. doi: 10.7498/aps.50.624
    [10] 沈柯, 张旭. 时空混沌的单向耦合同步. 物理学报, 2002, 51(12): 2702-2706. doi: 10.7498/aps.51.2702
    [11] 杨朝羽, 唐国宁. 基于蜂拥控制算法思想的时空混沌耦合反馈控制. 物理学报, 2009, 58(1): 143-149. doi: 10.7498/aps.58.143
    [12] 吕翎, 敬晓丹. 非线性耦合完全网络的时空混沌同步. 物理学报, 2009, 58(11): 7539-7543. doi: 10.7498/aps.58.7539
    [13] 吕翎, 邹家蕊, 杨明, 孟乐, 郭丽, 柴元. 大规模富社团网络的时空混沌同步. 物理学报, 2010, 59(10): 6864-6870. doi: 10.7498/aps.59.6864
    [14] 吕翎, 李钢, 商锦玉, 沈娜, 张新, 柳爽, 朱佳博. 最近邻耦合网络的时空混沌同步研究. 物理学报, 2010, 59(9): 5966-5971. doi: 10.7498/aps.59.5966
    [15] 吕翎, 孟乐, 郭丽, 邹家蕊, 杨明. 激光时空混沌模型的加权网络投影同步. 物理学报, 2011, 60(3): 030506. doi: 10.7498/aps.60.030506
    [16] 吕翎, 李钢, 张檬, 李雨珊, 韦琳玲, 于淼. 全局耦合网络的参量辨识与时空混沌同步. 物理学报, 2011, 60(9): 090505. doi: 10.7498/aps.60.090505
    [17] 吕翎, 柳爽, 张新, 朱佳博, 沈娜, 商锦玉. 节点结构互异的复杂网络的时空混沌反同步. 物理学报, 2012, 61(9): 090504. doi: 10.7498/aps.61.090504
    [18] 邝玉兰, 唐国宁. 心脏中的螺旋波和时空混沌的抑制研究. 物理学报, 2012, 61(10): 100504. doi: 10.7498/aps.61.100504
    [19] 邝玉兰, 唐国宁. 利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌 . 物理学报, 2012, 61(19): 190501. doi: 10.7498/aps.61.190501
    [20] 吕 翎, 李 钢, 柴 元. 单向耦合映象格子的时空混沌同步. 物理学报, 2008, 57(12): 7517-7521. doi: 10.7498/aps.57.7517
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-08-10
  • 修回日期:  2009-11-18
  • 刊出日期:  2010-06-15

负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象

  • 1. (1)华南理工大学电力学院,广州 510640; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640;湘潭大学信息工程学院,湘潭 411105
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号:50937001)、国家高技术研究发展计划 (批准号:2007AA05Z229)、国家自然科学基金(批准号:50877028)和广东省自然科学基金重点项目(批准号:8251064101000014)资助的课题.

摘要: 研究了晶闸管处于负微分电导状态下的非线性动力学行为,推导了晶闸管动力学系统不稳定需满足的边界条件,解释了晶闸管混沌现象产生机理.建立了晶闸管的非线性动力学方程,分析了该动力学方程的线性稳定性.在此基础上根据Jacobi矩阵得到了系统不稳定需满足的边界条件,指出晶闸管的混沌行为并非只由负微分电导特性引起,还与外界条件和器件本身物理参数等因素有关.最后,通过数值仿真和实验研究证实了理论分析的正确性,从而完整地解释了晶闸管的倍周期分岔和混沌行为.

English Abstract

参考文献 (16)

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