自主可控的功率半导体器件仿真工具研发进展(一):二维计算的精度

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作者 庄池杰 石清元 +11 位作者 林波 彭晞雨 吴丹 刘志成 李立 施连军 任李鑫 纪瑞朗 余占清 吴锦鹏 魏晓光 曾嵘 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期21-30,I0002,I0003,共12页

功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长... 功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长、见效慢。国内使用的功率半导体TCAD软件几乎全部由Synopsys、Silvaco等国外公司垄断。作为国产替代的第一步,自2019年以来,团队按照“先追赶、再并跑、最后超越”的思路,开展功率半导体器件国产仿真工具的研发工作。该文在分析功率器件物理模型、求解难点的基础上,介绍了自主可控的功率半导体器件二维仿真工具的初步研发进展,与垄断商业软件Synopsys TCAD Sentaurus Device计算结果开展了详细比对,在测试的算例和物理模型上,自研软件二维计算的精度向国际垄断商业软件看齐。 展开更多

关键词 功率半导体器件 仿真工具 二维 漂移扩散模型 国产替代

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“宽禁带功率半导体器件封装集成技术与可靠性优化研究”专题特约主编寄语

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作者 王来利 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5011-5012,共2页

随着“双碳”进程加快和能源转型优化,电力电子装备作为未来实现清洁能源并网、传输和利用等相关环节的核心扮演着愈发重要的作用,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体器件相对传统硅基器件具有高频、高压、高效及耐高温等... 随着“双碳”进程加快和能源转型优化,电力电子装备作为未来实现清洁能源并网、传输和利用等相关环节的核心扮演着愈发重要的作用,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体器件相对传统硅基器件具有高频、高压、高效及耐高温等优异特性,因而具有广阔的应用前景。然而,传统硅基电力电子器件的封装集成技术无法满足宽禁带半导体器件的性能与可靠性需求,该问题已成为制约整个产业发展的技术瓶颈。 展开更多

关键词 封装集成技术 宽禁带功率半导体器件

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功率半导体器件频域热流模型及特性

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作者 徐梦琦 蔡恬乐 +1 位作者 马柯 周党生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4426-4434,I0021,共10页

功率半导体器件的热应力是导致其失效的主要原因之一,因此近年来针对器件的热建模越来越受到关注。由于工况的复杂性,功率半导体器件承受的暂态电热行为通常呈现多时间尺度特性。为了解决这一问题,学者们做出了许多努力,而频域建模相对... 功率半导体器件的热应力是导致其失效的主要原因之一,因此近年来针对器件的热建模越来越受到关注。由于工况的复杂性,功率半导体器件承受的暂态电热行为通常呈现多时间尺度特性。为了解决这一问题,学者们做出了许多努力,而频域建模相对而言是一个较为简单且实用的方法。但是,目前大多数方法只针对器件的温度频域特性进行研究,而忽略了热流特性,导致器件热模型与外部散热条件相连时温度预测的不准确。文中从频域建模出发,分析功率半导体器件的热流在频域下呈现的低通滤波特性,并提出一种多阶三频率的低通滤波器的热流频域建模方法。该方法还原功率半导体器件全频段的热流特性,提升器件热应力描述的准确性,解决了器件模型与外部散热条件相连的难题,并通过有限元仿真和实验进行验证。 展开更多

关键词 功率半导体器件 频域分析 有限元 热模型

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“功率半导体器件可靠性和失效分析”专刊前言

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作者 邓二平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第12期1049-1050,共2页

“一代器件决定一代装置”,功率半导体器件广泛应用于智能电网、轨道交通、新能源汽车、新能源发电与储能以及工业驱动等领域,近年来发展迅速,大力推动了我国各行业的进步。功率半导体器件的可靠性直接决定设备的长期运行和安全稳定,因... “一代器件决定一代装置”,功率半导体器件广泛应用于智能电网、轨道交通、新能源汽车、新能源发电与储能以及工业驱动等领域,近年来发展迅速,大力推动了我国各行业的进步。功率半导体器件的可靠性直接决定设备的长期运行和安全稳定,因此探究其封装可靠性以及实际应用的物理极限和边界,洞悉其失效模式和失效机理,发展在线监测技术,实现器件工作状态的准确评估和剩余寿命的预测至关重要。 展开更多

关键词 功率半导体器件 物理极限 新能源发电 新能源汽车 剩余寿命 轨道交通 在线监测技术 失效机理

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《半导体技术》专题征稿启事——“功率半导体器件可靠性和失效分析”专题

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《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第6期596-596,共1页

“一代器件决定一代设备”,功率半导体器件广泛应用于智能电网、轨道交通、新能源汽车、新能源发电与储能以及工业驱动等领域,近年来发展迅速,大力推动了我国各行业的进步。功率半导体器件的可靠性直接决定设备的长期运行和安全稳定,因... “一代器件决定一代设备”,功率半导体器件广泛应用于智能电网、轨道交通、新能源汽车、新能源发电与储能以及工业驱动等领域,近年来发展迅速,大力推动了我国各行业的进步。功率半导体器件的可靠性直接决定设备的长期运行和安全稳定,因此,探究其封装可靠性以及实际应用的物理极限和边界,洞悉其失效模式和失效机理,发展在线监测技术,实现器件工作状态的准确评估和剩余寿命的预测至关重要。 展开更多

关键词 功率半导体器件 半导体技术 物理极限 新能源发电 新能源汽车 剩余寿命 轨道交通 在线监测技术

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非平稳工况下功率半导体器件结温管理技术综述 被引量：20

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作者 周雒维 王博 +1 位作者 张益 谌思 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期2394-2407,共14页

结温管理技术可以有效地降低功率半导体器件承受的热载荷,提高功率半导体器件的期望寿命,是近期电力电子学科研究的热点之一。为此,概述国内外结温平滑方法的研究现状,根据补偿损耗和降低损耗两种不同的平滑结温思路,对现有结温平滑方... 结温管理技术可以有效地降低功率半导体器件承受的热载荷,提高功率半导体器件的期望寿命,是近期电力电子学科研究的热点之一。为此,概述国内外结温平滑方法的研究现状,根据补偿损耗和降低损耗两种不同的平滑结温思路,对现有结温平滑方法进行分类,总结每类方法在应用时存在的主要问题;概述结温管理系统的研究现状,分析结温管理系统目前的研究难点;在对现有寿命评估方法概述的基础上,总结出一种评价结温管理效果的方法;根据该评价方法,对两类结温平滑控制方法效果进行分析和讨论,得出基于补偿损耗的结温管理方法可能对寿命期望产生负面影响的结论。 展开更多

关键词 非平稳工况 功率半导体器件 结温管理 期望寿命

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功率半导体器件温度状态的实时预测技术 被引量：4

7

作者 金雍 羊彦 毕强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期68-72,67,共6页

提出了一种用预测估计的方法对电力电子设备中的功率器件温度状态进行估计、预测和控制的方法 ,使其始终在安全温度范围工作 ,并通过参数控制的方法避免故障的出现 ,既保证了驱动系统的运行质量 ,又避免了功率器件的损坏 。

关键词 功率半导体器件 温度状态 实时预测 数学模型

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新型功率半导体器件——IGCT性能研究 被引量：3

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作者 陈燕 张红娟 《太原理工大学学报》 CAS 2001年第1期75-77,共3页

在介绍传统 GTO性能的基础上对集成门极可换向型晶闸管 IGCT的性能进行了研究。 IGCT具有传统 GTO和 IGBT的某些优点 。

关键词 可关断晶闸管 集成门极换向型晶闸管 功率半导体器件 IGCT 性能

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功率半导体器件栅氧化层状态监测方法综述与展望 被引量：6

9

作者 何怡刚 孙豪 +1 位作者 袁伟博 张学勤 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第11期1-11,共11页

功率半导体器件栅极氧化层退化对功率器件的正常运行产生严重影响,不同偏置应力导致栅氧化层退化形式不同,故栅氧化层的状态监测研究对确保功率器件的高可靠性具有重要意义。从栅氧化层退化的微观机理出发,建立相关特征参数与栅氧化层... 功率半导体器件栅极氧化层退化对功率器件的正常运行产生严重影响,不同偏置应力导致栅氧化层退化形式不同,故栅氧化层的状态监测研究对确保功率器件的高可靠性具有重要意义。从栅氧化层退化的微观机理出发,建立相关特征参数与栅氧化层退化的精确函数关系,在栅氧化层退化的情况下对特征参数漂移量进行检测可以实现对功率器件栅氧化层的状态监测。围绕退化特征参数和退化模型方面的国内外研究,分类讨论基于阈值电压、米勒效应参数等状态监测方法的最新进展,并着重对栅氧化层状态监测方法的性能进行分析和对比。在此基础上,结合功率器件发展和应用趋势,展望了功率半导体器件栅氧化层状态监测的研究方向。 展开更多

关键词 功率半导体器件 MOSFET IGBT 栅氧化层 米勒效应 状态监测

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功率半导体器件热阻抗自动化测试及其控制策略 被引量：1

10

作者 刘波 朱晔 +1 位作者 杨云霄 马柯 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期150-157,共8页

高效、准确、可重复地提取功率半导体器件的温度特性并构建其热阻抗模型,对于电力电子系统的可靠性研究和热设计具有重要意义。为有效提取功率半导体器件的热阻抗特征参数,结合现有功率半导体器件热阻抗测试相关国际标准,提出了一种新... 高效、准确、可重复地提取功率半导体器件的温度特性并构建其热阻抗模型,对于电力电子系统的可靠性研究和热设计具有重要意义。为有效提取功率半导体器件的热阻抗特征参数,结合现有功率半导体器件热阻抗测试相关国际标准,提出了一种新型热阻抗测试系统及控制策略,通过使用数字信号处理器DSP(digital signal processor)控制器及温控散热器共同实现了高效准确的热阻抗测量,并且实现了测试过程的自动化。搭建实验样机,验证了测试系统及控制方法的有效性和可重复性。 展开更多

关键词 功率半导体器件 热阻抗 温控散热器 自动化测试

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功率半导体器件击穿特性及结终端结构参数研究 被引量：2

11

作者 徐建丽 夏婷婷 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2067-2072,2078,共7页

根据功率半导体器件(如BJT、VDMOSFET等)的结终端结构特点,利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统的分析了结终端高浓度扩散区结深及三种不同结终端保护结构(结终端延伸结构、浮空场限环结构及结终端刻蚀结构)参数对器件击穿特性的影响。... 根据功率半导体器件(如BJT、VDMOSFET等)的结终端结构特点,利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统的分析了结终端高浓度扩散区结深及三种不同结终端保护结构(结终端延伸结构、浮空场限环结构及结终端刻蚀结构)参数对器件击穿特性的影响。仿真结果表明:对于终端高浓度扩散区,当表面浓度一定时,随着扩散区结深的增大,器件击穿电压呈现出先增大后减小的变化特点。PN结终端柱面结边缘区域的电场局部集中是导致器件击穿电压降低的主要因素。对于三种不同的结终端保护结构,均可有效地降低柱面结边缘电场强度,显著地改善器件的反向击穿特性。对比三种结终端保护结构,结边缘刻蚀结构对器件击穿特性的改善效果较好。 展开更多

关键词 功率半导体器件 击穿电压 终端结构 结深 优化

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新颖的功率半导体器件RSD及其应用 被引量：1

12

作者 陈荣兆 张建华 汪帮金 《现代电子》 1999年第1期39-42,共4页

反向开通可控硅二极管是一种近年来发展起来的新型半导体功率开关器件,具有很强的导流能力。在大功率固态化电源应用中,具有很大的优势。本文分析了这种器件的构造及工作机理,并说明其应用。

关键词 反向开通 可控硅二极管 功率半导体器件 RSD

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功率半导体器件少子寿命测试仪

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作者 李福德 安涛 王全计 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1995年第2期58-60,62,共4页

采用线性电流变化法，对功率半导体器件少子寿命测试仪的研制进行了说明，并给出了主要技术参数。该仪器可对整流管、晶闸管及功率晶体管的Ｎ基区小注入下的寿命进行测量，通过τ＿（Ｐ大）＝２τ＿（Ｐ小）可得到整流管、晶闸管大注入... 采用线性电流变化法，对功率半导体器件少子寿命测试仪的研制进行了说明，并给出了主要技术参数。该仪器可对整流管、晶闸管及功率晶体管的Ｎ基区小注入下的寿命进行测量，通过τ＿（Ｐ大）＝２τ＿（Ｐ小）可得到整流管、晶闸管大注入下的少子寿命。 展开更多

关键词 功率半导体器件 少子寿命 线性电流法

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功率半导体器件的发展和市场

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作者 冯玉春 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期12-15,共4页

功率半导体器件的全球销售额每年以约１５％的速率增长，而传统器件如ＳＣＲ和ＧＴＲ等的年增长率远小于新型器件。以 Ｓｍａｒｔ Ｐｏｗｅｒ为代表的新型功率器件集功率、控制和信息于一体，是今后发展的重点。

关键词 功率器件 功率半导体器件 半导体产业 市场

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先进功率半导体器件及其封装、集成与应用专题特约主编寄语 被引量：2

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作者 王来利 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期2433-2433,共1页

功率半导体器件作为电力电子装置的核心元件,对于电力电子装置的性能以及可靠性具有决定性作用。近年来,以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体器件得到了学术界与工业界的广泛关注,并逐渐走入应用领域,成为了构建新一代电力能源系统的... 功率半导体器件作为电力电子装置的核心元件,对于电力电子装置的性能以及可靠性具有决定性作用。近年来,以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体器件得到了学术界与工业界的广泛关注,并逐渐走入应用领域,成为了构建新一代电力能源系统的基础支撑。为了促进硅与宽禁带功率半导体的相关研究,特在《电工技术学报》上组织了本次专题,分享学习本领域专家学者们的研究成果。此次专题征稿得到了专家学者们的积极响应,收到多篇投稿,经过评审专家严格评审后,决定采纳其中11篇优秀论文予以刊登。 展开更多

关键词 功率半导体器件 电力电子装置 评审专家 电工技术学报 电力能源 氮化镓 基础支撑 应用领域

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功率半导体器件芯片双面多层金属化技术及应用 被引量：2

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作者 唐晓颖 叶婵 宫艳娟 《森林工程》 北大核心 2003年第4期36-37,共2页

本文主要阐述了功率半导体器件芯片双面多层金属化技术及正面多层金属的光刻技术 ,并通过对2CK3891、 2CK390 1硅大电流开关二极管的成功应用 ,证明了该技术的科学性、合理性。

关键词 功率半导体器件芯片 双面多层金属化技术 正面多层金属化技术 光刻技术 蒸镀技术 2CK3891 2CK3901 硅大电流开关二极管

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IC China 2015“功率半导体器件及其可靠性技术”研讨会圆满结束

17

《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期910-910,共1页

2015年11月12日,由中国半导体行业协会半导体分立器件分会承办,陕西省半导体行业协会、西安芯派电子科技有限公司协办的＂功率半导体器件及其可靠性技术＂研讨会在上海圆满结束。作为IC CHINA 2015的重要活动之一,此次研讨会邀请到电子... 2015年11月12日,由中国半导体行业协会半导体分立器件分会承办,陕西省半导体行业协会、西安芯派电子科技有限公司协办的＂功率半导体器件及其可靠性技术＂研讨会在上海圆满结束。作为IC CHINA 2015的重要活动之一,此次研讨会邀请到电子科技大学张波教授、西安电子科技大学张玉明教授、西安芯派电子科技有限公司刘侠总监、上海华虹宏力半导体制造有限公司王辉经理, 展开更多

关键词 可靠性技术 IC China 2015 功率半导体器件 半导体分立器件 刘侠 电子科技大学 王辉 张玉明 半导体制造 台湾地区

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欧洲铁路车辆驱动用大功率半导体器件技术动向

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《中国铁路》 北大核心 2009年第4期79-79,共1页

晶闸管大功率半导体器件应用在铁路车辆驱动系统，实现了多种电子形式对交流电动机的控制。近年来，高性能再生电池、电气双层电容器等储能设备，以及燃料电池等新型电源装置又相继问世。大功率半导体器件的运用，能够实现按时域的电流... 晶闸管大功率半导体器件应用在铁路车辆驱动系统，实现了多种电子形式对交流电动机的控制。近年来，高性能再生电池、电气双层电容器等储能设备，以及燃料电池等新型电源装置又相继问世。大功率半导体器件的运用，能够实现按时域的电流、电压控制，具有控制电路的轻量化、节能、减少维修次数和减少地面设备等多种效益。 展开更多

关键词 功率半导体器件 铁路车辆 驱动系统 技术动向 欧洲 燃料电池 电压控制 地面设备

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第九届全国新型半导体功率器件及应用技术研讨会暨第三代半导体产业融合创新发展(广州)论坛 被引量：1

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《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期827-828,共2页

为紧跟国际功率半导体器件技术发展步伐,推动我国新型半导体功率器件技术水平进一步提高,加快其成果转化和应用推广,增强自主创新能力。由中国半导体行业协会半导体分立器件分会主办的“第九届全国新型半导体功率器件及应用技术研讨会”... 为紧跟国际功率半导体器件技术发展步伐,推动我国新型半导体功率器件技术水平进一步提高,加快其成果转化和应用推广,增强自主创新能力。由中国半导体行业协会半导体分立器件分会主办的“第九届全国新型半导体功率器件及应用技术研讨会”于2023年11月23~25日在广州召开。本会议是继厦门、昆明、长沙、苏州、深圳、成都、重庆、无锡成功举办后,我国半导体功率器件及应用领域又一次重要的学术、技术交流活动,将为广大从事新型半导体功率材料、器件及其应用技术工作者提供一个高起点. 展开更多

关键词 半导体分立器件 技术交流活动 半导体功率器件 自主创新能力 功率半导体器件 新型半导体 技术水平 成果转化

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2015’全国新型半导体功率器件及应用技术研讨会会议通知

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《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期638-639,共2页

为推动我国新型功率半导体器件技术水平进一步提高,加快其应用推广,提高自主创新能力。由中国半导体行业协会分立器件分会、专用集成电路重点实验室、中国电子科技集团公司第十三研究所共同承办的＂2015’全国新型功率半导体器件及应用... 为推动我国新型功率半导体器件技术水平进一步提高,加快其应用推广,提高自主创新能力。由中国半导体行业协会分立器件分会、专用集成电路重点实验室、中国电子科技集团公司第十三研究所共同承办的＂2015’全国新型功率半导体器件及应用技术研讨会＂于2015年11月23日在福建厦门召开。 展开更多

关键词 应用技术 半导体功率器件 功率半导体器件 会议通知 分立器件 专用集成电路 微纳电子技术 邮件回复 福建厦门 技术交流

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