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基于FRD芯片准TCP电流的IGBT模块老化在线监测方法 被引量:1
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作者 应晓亮 陈杰 +5 位作者 邓二平 贺之渊 杨艺烜 李强 赵志斌 黄永章 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第12期967-975,982,共10页
在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基... 在变流器超同步等工况下,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中的快恢复二极管(FRD)相比于IGBT更容易老化,因此,对IGBT模块中FRD状态的在线监测至关重要。通过理论与实验研究了FRD正向特性曲线的温度依赖性,并定义了准温度补偿点(TCP)电流,基于此提出了在线监测IGBT模块中FRD键合线老化状态的方法。该方法无需结温测量,只需在FRD正向特性曲线的准TCP电流下监测正向压降,即可对FRD和整个IGBT模块的健康状态进行评估。实验测量得到了IGBT和FRD芯片的输出/正向特性曲线在不同键合线数量下的差异,验证了该方法的有效性,并与IGBT芯片的测量结果进行了对比,发现该方法在应用于FRD时灵敏度更高。 展开更多
关键词 在线监测 IGBT模块 快恢复二极管(frd) 温度补偿点(TCP) 键合线
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用于高压快恢复二极管的200mm硅外延材料的生长 被引量:7
2
作者 张志勤 吴会旺 +1 位作者 袁肇耿 赵丽霞 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期129-133,159,共6页
1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延... 1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延层滑移线总长由原来的约90 mm降低至约15 mm。采用氢气变流量赶气工艺,外延层电阻率不均匀性由原来的约5%提升至小于3%。缓冲层结构生长之前,预生长本征覆盖层(帽层)可以降低缓冲层的过渡区宽度,由10μm降低至5μm,改善了缓冲层的有效厚度,同时也可以降低缓冲层的电阻率不均匀性,由2.5%降低至1.1%。以上措施的实施,满足了1 200 V FRD器件的材料指标要求,外延片出货量大幅度增加,提升了产业化水平。 展开更多
关键词 快恢复二极管(frd) 外延 滑移线 电阻率 不均匀性 缓冲层
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高压大容量变换器中快恢复二极管的模型 被引量:16
3
作者 易荣 赵争鸣 袁立强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期62-67,80,共7页
以高压大容量变换器中的快恢复二极管为研究对象,结合集总电荷模型和功能模型,提出一种新的二极管混合模型。模型采用四个阶段准确描述反向恢复过程,正向恢复过程考虑"电感效应"。模型在电路仿真软件PSIM中实现,仿真结果与产... 以高压大容量变换器中的快恢复二极管为研究对象,结合集总电荷模型和功能模型,提出一种新的二极管混合模型。模型采用四个阶段准确描述反向恢复过程,正向恢复过程考虑"电感效应"。模型在电路仿真软件PSIM中实现,仿真结果与产品手册数据、实验结果对比表明,所提模型能准确地反映二极管正向和反向恢复特性。 展开更多
关键词 快恢复二极管 混合模型 集总电荷模型 功能模型
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功率快恢复二极管反偏ESD机理分析 被引量:2
4
作者 魏峰 吴郁 +6 位作者 周新田 周东海 吴立成 贾云鹏 胡冬青 金锐 刘钺杨 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期629-634,共6页
功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以... 功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以及平缓发展三个阶段,分析了器件内部相应的一系列复杂变化。结果表明:器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等变化,最终导致电流在pn结拐角处形成局部集中。最后,分析了器件结构参数对抗ESD能力的影响。 展开更多
关键词 静电放电(ESD) 快恢复二极管(frd) 人体模型(HBM) 雪崩注入 临界场 背景掺杂
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PIN型快速恢复二极管的研究与应用 被引量:3
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作者 韦文生 戴瑜兴 +1 位作者 张正江 李晶 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第19期17-20,共4页
剖析了改善快速恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)反向恢复性能的发射率控制及少子寿命控制的实施方案。探究了间接带隙半导体硅FRD与SiGe、GaN、SiC等直接带隙半导体FRD的反向恢复性能,介绍了SiC的欧姆接触技术。比较了硅FRD与碳化... 剖析了改善快速恢复二极管(Fast recovery diode,FRD)反向恢复性能的发射率控制及少子寿命控制的实施方案。探究了间接带隙半导体硅FRD与SiGe、GaN、SiC等直接带隙半导体FRD的反向恢复性能,介绍了SiC的欧姆接触技术。比较了硅FRD与碳化硅FRD的实际应用效果,发现前者的反向及动态特性均落后于后者的性能,后者特别适合于高频、高电压、大功率技术领域的应用。 展开更多
关键词 快速恢复二极管发射率控制 少子寿命控制 硅碳化硅
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一种用于示波器校准的快沿信号产生方法 被引量:2
6
作者 付在明 王厚军 黄建国 《计量学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期459-462,共4页
提出了一种新的阶跃恢复二极管快沿的产生方法。利用肖特基二极管隔离直流偏置,采用电感阻止射频信号分流,串接电阻吸收反射改善快沿信号波形质量,而快沿标准化则决定于偏置电流与脉冲幅度的精度。设计了用于校准1GHz带宽示波器的快... 提出了一种新的阶跃恢复二极管快沿的产生方法。利用肖特基二极管隔离直流偏置,采用电感阻止射频信号分流,串接电阻吸收反射改善快沿信号波形质量,而快沿标准化则决定于偏置电流与脉冲幅度的精度。设计了用于校准1GHz带宽示波器的快沿电路,获得80ps上升时间,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 计量学 快沿信号 示波器校准 阶跃恢复二极管
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半导体脉冲功率开关器件综述 被引量:8
7
作者 梁琳 颜小雪 +3 位作者 黄鑫远 卿正恒 杨泽伟 尚海 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期8631-8651,共21页
该文对应用于脉冲功率领域的特种半导体开关器件进行综述,具体包括反向开关晶体管(reversely switched dynistor,RSD)、漂移阶跃恢复二极管(drift step recovery diode,DSRD)和快速离化晶体管(fast ionization dynistor,FID)。上述半导... 该文对应用于脉冲功率领域的特种半导体开关器件进行综述,具体包括反向开关晶体管(reversely switched dynistor,RSD)、漂移阶跃恢复二极管(drift step recovery diode,DSRD)和快速离化晶体管(fast ionization dynistor,FID)。上述半导体开关器件从时间尺度上分别对应微秒级、纳秒级和皮秒级,研制材料包括硅基(Si)和碳化硅基(SiC)。该文介绍相关器件的工作机理、关键技术和应用情况,以及部分研究进展,并对未来的发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 半导体开关 脉冲功率 反向开关晶体管 漂移阶跃恢复二极管 快速离化晶体管
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快恢复二极管软度参数的调整 被引量:1
8
作者 张华曹 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期16-18,共3页
探讨了快恢复二极管制造过程中, 选择适当的复合中心能级去调整快恢复二极管软度因子和软度的可行性。实验结果说明, 选用σp/σn 比值较小的复合中心能级可以改善二极管的软度参数。
关键词 二极管 快恢复二极管 软度参数 调整
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快速软恢复二极管的仿真设计
9
作者 张海涛 张斌 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期73-76,共4页
讨论了快速软恢复二极管的工作原理及主要相关参数,利用软件SILVACO进行仿真设计并用于二极管的制作中。
关键词 仿真设计 快速二极管 软恢复 工作原理
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PIN快恢复二极管掺铂工艺改进
10
作者 郑志霞 陈轮兴 张丹 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期539-543,共5页
研究掺铂工艺对有效控制少数载流子寿命、缩短PIN快恢复二极管反向恢复时间、节约贵金属用量、提升器件综合性能具有重要意义.为了得到最优掺铂工艺,以电子束蒸发镀膜为参考基准,对比以液态铂源旋涂工艺在硅外延片N+面制备不同表面浓度... 研究掺铂工艺对有效控制少数载流子寿命、缩短PIN快恢复二极管反向恢复时间、节约贵金属用量、提升器件综合性能具有重要意义.为了得到最优掺铂工艺,以电子束蒸发镀膜为参考基准,对比以液态铂源旋涂工艺在硅外延片N+面制备不同表面浓度的铂扩散源,研究铂扩散温度T、扩散时间t、表面扩散源浓度对反向恢复时间T_(rr)和正向压降U F的变化,并分析正向压降U F与反向恢复时间T_(rr)的关系.结果表明,以300 r/min速率旋涂氯铂酸异丙醇溶液,能得到表面质量浓度为21.9%的铂扩散源,满足快恢复二极管掺铂工艺要求,相比于蒸发镀膜可节省约70%的铂;以920℃炉温铂扩散60 min,测得二极管的T_(rr)≤50 ns,U_(F)≤1.25 V,获得T_(rr)、U_(F)之间良好的折衷. 展开更多
关键词 快恢复二极管 少数载流子 反向恢复时间 正向压降
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掺铂和电子辐照对快恢复二极管性能的影响 被引量:2
11
作者 赵豹 贾云鹏 +4 位作者 吴郁 胡冬青 周璇 李哲 谭健 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期37-41,共5页
寿命控制技术是现在广泛使用的方法,该方法旨在减少快恢复二极管(FRD)基区载流子寿命从而实现更小的反向恢复时间,同时不可避免地引起其他性能的变化。通过高能电子辐照和扩铂对1 200 V FRD进行了寿命控制,并对铂扩散和电子辐照样品在... 寿命控制技术是现在广泛使用的方法,该方法旨在减少快恢复二极管(FRD)基区载流子寿命从而实现更小的反向恢复时间,同时不可避免地引起其他性能的变化。通过高能电子辐照和扩铂对1 200 V FRD进行了寿命控制,并对铂扩散和电子辐照样品在正向压降温度特性、静态和反向恢复特性等方面进行了对比分析,发现铂扩散样品随扩铂温度的增加,其击穿电压变大;高能电子辐照器件呈现电压正温度系数,其正向压降和反向恢复时间(VF-trr)折中曲线更靠近原点。实验结果表明,高能电子辐照样品具有更好的温度系数、更好的VF-trr折中特性,然而反向电流在125℃却高达约210μA。 展开更多
关键词 寿命控制 扩铂 电子辐照 快恢复二极管(frd) 深能级瞬态谱(DLTS)
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局域铂掺杂寿命控制快恢复二极管的研究 被引量:4
12
作者 韩宝东 胡冬青 +2 位作者 谢书珊 贾云鹏 亢宝位 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期489-492,共4页
利用质子辐照感生的局域高浓度空位缺陷对样品表面层预生成的铂硅合金中的铂原子进行汲取,形成与感生缺陷分布相似的局域铂分布,首次实现了具有局域铂掺杂的快恢复二极管中的局域寿命控制技术。报告了改变质子注入剂量对二极管反向恢复... 利用质子辐照感生的局域高浓度空位缺陷对样品表面层预生成的铂硅合金中的铂原子进行汲取,形成与感生缺陷分布相似的局域铂分布,首次实现了具有局域铂掺杂的快恢复二极管中的局域寿命控制技术。报告了改变质子注入剂量对二极管反向恢复时间和反向漏电流等参数的影响。结果表明,当辐照剂量较低时,随着辐照剂量的增加,电活性铂浓度不断提高,器件性能不断优化。而辐照剂量增加到一定程度,有效区电活性铂杂质的浓度会趋向饱和,二极管反向恢复时间基本上不再继续减小。 展开更多
关键词 局域铂掺杂 铂汲取 辐照剂量 快恢复二极管
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一种双回路驱动的纳秒快前沿高重复频率脉冲源 被引量:4
13
作者 黄寅 孟永鹏 +3 位作者 黄彦钦 王亚杰 高新宇 成永红 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期114-122,共9页
为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。... 为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。首先计算了双回路驱动脉冲发生电路的主要元件参数,建立了DSRD的PSpice等效模型,通过仿真分析了脉冲电路输入电压、触发时间、负载电阻、DSRD寄生电容等对输出脉冲前沿、脉宽(半峰宽)、幅值的影响规律,并通过电路参数优化得到了预期的脉冲输出指标,所设计的双回路驱动脉冲发生电路有效提升了储能电感充放电效率,提高了脉冲源工作频率。根据所设计的电路参数,最终研制出一台输出前沿1.87 ns、脉宽8.3 ns、幅值1 kV、工作频率3 MHz的纳秒快前沿高重复频率脉冲电源,为研究脉冲功率环境下的电磁效应和防护提供了实验手段和技术支持。 展开更多
关键词 快前沿 高重频 脉冲源 漂移阶跃恢复二极管
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基于DSRD的纳秒级固态脉冲发生器的研制 被引量:2
14
作者 张琦 宋法伦 +2 位作者 金晓 李飞 王淦平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第6期483-487,共5页
采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析... 采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析了电路参数对DSRD脉冲发生器系统输出波形的影响。针对脉冲发生器小型化的问题,将部分模块集成设计制作,优化布局,有效减少体积,减轻重量。结果表明:其输出电压可达3.74 kV,脉冲前沿8.2 ns,在重复频率200 Hz条件下可以稳定工作。研制出的脉冲发生器实现了较好的波形输出,为进一步实现固态脉冲源的小型化打下基础。 展开更多
关键词 漂移阶跃恢复二极管(DSRD) 脉冲发生器 固态化 快前沿 高重频
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IGCT-MMC中二极管反向恢复特性分析与测试 被引量:1
15
作者 娄彦涛 孙小平 +4 位作者 刘琦 周文鹏 赵彪 余占清 曾嵘 《中国电力》 CSCD 北大核心 2021年第1期19-24,共6页
二极管的反向恢复特性在IGCT-MMC中起着重要的作用。首先介绍快恢复二极管的反向恢复特性,然后在IGCT-MMC拓扑中介绍快恢复二极管的开关行为,最后搭建适用于IGCT-MMC测试的双脉冲实验平台,并对比了3种商业化快恢复二极管产品的反向恢复... 二极管的反向恢复特性在IGCT-MMC中起着重要的作用。首先介绍快恢复二极管的反向恢复特性,然后在IGCT-MMC拓扑中介绍快恢复二极管的开关行为,最后搭建适用于IGCT-MMC测试的双脉冲实验平台,并对比了3种商业化快恢复二极管产品的反向恢复特性。最终的测试结果表明,快恢复二极管的反向恢复峰值电流和功率与di/dt呈现线性关系,并且在高温下的测试结果要高于常温。而在相同的di/dt和温度条件下,不同的快恢复二极管在IGCT-MMC中反向恢复峰值电流和功率存在差异,在实际应用中需要根据二极管的安全工作区对di/dt进行合理设计。 展开更多
关键词 IGCT-MMC 快恢复二极管 反向恢复峰值电流 反向恢复峰值功率 安全工作区
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半导体器件开管扩散工艺 被引量:1
16
作者 冀海英 申伸 张文成 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期136-139,共4页
使用硼铝二氧化硅乳胶源研制出反向快恢复整流二极管,其反向恢复时间trr≤5μs,反向耐压>1000V。介绍了该器件的结构特点及扩散工艺。
关键词 反向快恢复 整流二极管 扩散源 半导体工艺
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电动汽车直流变换器中高压MOSFET的振荡分析与改善 被引量:3
17
作者 周晶晶 庞方杰 汤天浩 《电源学报》 CSCD 2014年第1期84-90,共7页
电动汽车需要高功率密度、高效率、高可靠性的高压到低压DC-DC变换器来给车内的低压电子负载提供电源。ZVS移相全桥拓扑利用电路寄生元件实现器件零电压开关,具有开关损耗低、工作频率高、功率器件开关应力小、变换器可靠性高等优点。... 电动汽车需要高功率密度、高效率、高可靠性的高压到低压DC-DC变换器来给车内的低压电子负载提供电源。ZVS移相全桥拓扑利用电路寄生元件实现器件零电压开关,具有开关损耗低、工作频率高、功率器件开关应力小、变换器可靠性高等优点。当出现导通延迟现象时,普通功率MOSFET在移相全桥变换器中由于体二极管反向恢复特性差不能及时清除内部载流子,会导致器件在开关过程中出错,进而影响系统的可靠性。英飞凌新型过AEC-Q101认证高压功率COOLMOS CFDA带有极快速的体二极管,并具有极低的导通电阻。实验表明在移相全桥变换中使用CFDA能够减小潜在体二极管反向恢复问题,提高系统效率以及可靠性,尤其适用于车用HV-LV的DC-DC变换器。 展开更多
关键词 电动汽车 DC—DC变换器 ZVS移相全桥 车用MOSFET 快恢复体二极管
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功率快恢复二极管反偏ESD与雪崩耐量仿真
18
作者 屈静 吴郁 +4 位作者 刘钺杨 贾云鹏 匡勇 李蕊 苏洪源 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期24-28,共5页
静电放电(ESD)失效与雪崩耐量是影响高压硅功率二极管,如功率快恢复二极管(FRD)性能及可靠性的两个主要因素。利用ISE TCAD平台,采用简明分段线性电流源,分别对功率FRD反偏ESD过程及雪崩耐量进行仿真计算,讨论二者的共性和差异。结果表... 静电放电(ESD)失效与雪崩耐量是影响高压硅功率二极管,如功率快恢复二极管(FRD)性能及可靠性的两个主要因素。利用ISE TCAD平台,采用简明分段线性电流源,分别对功率FRD反偏ESD过程及雪崩耐量进行仿真计算,讨论二者的共性和差异。结果表明,器件外端电压波形均经历过冲、负阻振荡和平缓发展三个阶段,对应器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等复杂变化,差别在于反偏ESD造成的电压过冲更明显,且出现典型的U型电场分布,与雪崩耐量相比对器件造成的影响更剧烈。为改善器件在反偏ESD和雪崩耐量测试过程中的电流丝化问题,考察了结构参数对器件抗ESD能力和雪崩耐量的影响,发现提高n-区掺杂浓度和阳极表面浓度对提高抗ESD能力和雪崩耐量起到促进作用。 展开更多
关键词 快恢复二极管(frd) 静电放电(ESD) 雪崩耐量 电压过冲 雪崩注入
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高功率密度3600A/4500V压接型IGBT研制 被引量:16
19
作者 刘国友 窦泽春 +2 位作者 罗海辉 覃荣震 黄建伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期4855-4862,共8页
该文基于柔性直流输电对大容量压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的应用需求,首创大尺寸方形陶瓷压接外壳、21×21mm2大尺寸高性能IGBT及其配套快速恢复二极管(fast recovery diode,FRD)芯片、... 该文基于柔性直流输电对大容量压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的应用需求,首创大尺寸方形陶瓷压接外壳、21×21mm2大尺寸高性能IGBT及其配套快速恢复二极管(fast recovery diode,FRD)芯片、独特结构的压接子单元,大幅度降低了芯片损耗、提高了单芯片电流容量;解决压接封装中的压力均衡、芯片均流等关键技术难题,成功研制高功率密度3600A/4500V压接型IGBT,具有导通损耗低、开关能力强、双面散热、失效短路的优点,功率容量与功率密度提高到一个新的水平,满足柔性直流输电应用需求。 展开更多
关键词 高功率密度 压接型 绝缘栅双极晶体管 快速恢复二极管
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非开关式电学法实时测量快恢复二极管瞬态温升
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作者 金锐 任云翔 +2 位作者 郭春生 冯士维 苏雅 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期774-778,共5页
快恢复二极管(FRD)工作条件下,结温的实时测量和监控问题始终是个难题。利用脉冲大电流消除结自升温,测量校温曲线,然后基于该校温曲线利用非开关式电学法实现实时测量FRD的瞬态温升。对比了非开关式电学法,红外法以及开关式电学法三种... 快恢复二极管(FRD)工作条件下,结温的实时测量和监控问题始终是个难题。利用脉冲大电流消除结自升温,测量校温曲线,然后基于该校温曲线利用非开关式电学法实现实时测量FRD的瞬态温升。对比了非开关式电学法,红外法以及开关式电学法三种方法测量的瞬态温升曲线。结果表明,在1 W功率下,TO-247-2L封装型的FRD非开关式电学法测量结温的稳态温升为42℃,比开关式电学法及红外法分别高1.2%和2.4%。结果证明,非开关式电学法可以准确地测量器件温升,解决了实时测温的问题,可以避免开关式电学法由于电流切换所造成的结温误差。 展开更多
关键词 瞬态温升 快恢复二极管(frd) 非开关电学法 结温 实时测量
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