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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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国家自然科学基金半导体器件物理方向2020—2024年资助状况与趋势
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作者 唐华 岳俊 《电子学报》 北大核心 2025年第2期623-628,共6页
半导体器件物理作为研究半导体器件工作机理及相关物理现象的关键科学,是半导体科学与信息器件领域的重要基础研究方向.它融合了材料学、物理学、化学和微电子学的多学科理论,为推动信息技术与半导体产业发展提供了理论支持.本文统计了... 半导体器件物理作为研究半导体器件工作机理及相关物理现象的关键科学,是半导体科学与信息器件领域的重要基础研究方向.它融合了材料学、物理学、化学和微电子学的多学科理论,为推动信息技术与半导体产业发展提供了理论支持.本文统计了近五年来(2020—2024)半导体科学与信息器件领域F0405代码方向各类项目的申请量、资助率情况,并通对过近五年资助项目题目和关键词的热点词云进行分析,总结半导体器件物理方向基础研究的主题和热点变化.本文旨在探究近年来半导体器件物理领域的自然科学基金资助特点,为国内科研院所、企事业单位的研究人员了解该领域的研究热点、未来发展方向及路径提供借鉴. 展开更多
关键词 半导体器件物理 申请与资助 研究主题与热点 基础研究 半导体科学与信息器件
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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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电磁脉冲对半导体器件的电流模式破坏 被引量:23
7
作者 余稳 蔡新华 +1 位作者 黄文华 刘国治 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期355-358,共4页
利用时域有限差分(FDTD)方法,对电磁脉冲引起半导体器件的毁坏过程进行了数值模拟,得到了无负载半导体pn结器件在快前沿(ns量级)电磁脉冲作用下的瞬态行为。
关键词 电磁脉冲 半导体器件 电流模式 时域有限差分
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半导体器件HPM损伤脉宽效应机理分析 被引量:19
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作者 李平 刘国治 +1 位作者 黄文华 王亮平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期353-356,共4页
HPM能量在半导体器件损伤缺陷区的热量沉积以及向周围材料的热量扩散 ,是造成半导体器件损伤脉宽效应的机理 ;分别得到了全脉宽段、长脉宽段和短脉宽段的损伤经验公式 。
关键词 半导体器件 HPM 脉冲宽度 损伤效应
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SiC新型半导体器件及其应用 被引量:14
9
作者 张进城 郝跃 +1 位作者 赵天绪 王剑屏 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期157-162,共6页
给出SiC半导体分立器件与集成电路的研究现状 ,分析了制约SiC半导体器件发展的主要问题 ,同时给出了SiC分立器件与集成电路的应用现状 ,并对其应用前景进行了展望 .
关键词 集成电路 碳化硅 半导体器件
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半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验 被引量:6
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作者 贺朝会 耿斌 +3 位作者 杨海亮 陈晓华 张正选 李国政 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期146-150,共5页
着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级 ,从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的... 着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级 ,从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为 1 0 -14 cm2· bit-1量级 ,单粒子翻转重离子 LET阈值为 4~ 8Me V· cm2 /mg,重离子单粒子翻转饱和截面为 1 0 -7cm2· 展开更多
关键词 加速器 质子 重离子 单粒子效应 半导体器件 航天器 电子系统
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密封半导体器件内部水汽含量的控制 被引量:10
11
作者 顾振球 梁法国 +4 位作者 刘云彩 郝景红 石洁 王长河 吴文章 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第7期56-58,共3页
叙述了器件内部水汽含量的来源和对可靠性的影响,采用控制技术后达到了良好的效果。
关键词 半导体器件 水汽含量 可靠性 密封
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一种优化设计的高频高压电力半导体器件 被引量:7
12
作者 邹德恕 亢宝位 +3 位作者 杜金玉 王东风 高国 王敬元 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1996年第6期29-32,共4页
介绍一种优化设计的静电屏蔽晶体管(GAT)的结构、工作原理。通过采用网格版图设计,加场限环,使器件具有更好的高耐压、高频率、快速开关和宽的安全工作区等良好性能。
关键词 静电屏蔽晶体管 栅极 半导体器件
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PEM用于半导体器件失效缺陷检测和分析 被引量:6
13
作者 唐凌 瞿欣 +2 位作者 方培源 杨兴 王家楫 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第7期43-47,共5页
光发射显微镜(PEM)是90年代发展起来的一种高灵敏度、高分辨率的新型缺陷定位分析技术。随着半导体器件线宽的不断下降,光发射显微镜已广泛使用于IC和分立器件中漏电、击穿、热载流子等失效点的定位和失效机理的分析。本文介绍了光发射... 光发射显微镜(PEM)是90年代发展起来的一种高灵敏度、高分辨率的新型缺陷定位分析技术。随着半导体器件线宽的不断下降,光发射显微镜已广泛使用于IC和分立器件中漏电、击穿、热载流子等失效点的定位和失效机理的分析。本文介绍了光发射显微镜及在半导体器件进行失效分析的机理和实际应用。 展开更多
关键词 PEM 光发射显微镜 半导体器件 失效缺陷检测
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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
14
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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半导体器件的贮存寿命 被引量:6
15
作者 张瑞霞 徐立生 高兆丰 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期252-254,共3页
从失效机理出发,探讨了半导体器件的贮存寿命,提供了三种美国军用半导体器件长期贮存的实例。介绍了俄罗斯的规范,建议对超期复验中的有效贮存期作必要的修订。
关键词 半导体器件 失效机理 贮存寿命 超期复验
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中子辐射损伤等效性研究的半导体器件选择方法 被引量:3
16
作者 邹德慧 邱东 +2 位作者 杨成德 鲁艺 荣茹 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期869-873,共5页
半导体器件的中子辐射效应是开展辐射损伤等效性研究的一个重要实验途径,为获得精密的辐射损伤等效系数,需要对半导体器件进行选择。在半导体器件基本选用原则的基础上,从微观机理到宏观工程应用方面阐述了器件类型的确定依据,通过实验... 半导体器件的中子辐射效应是开展辐射损伤等效性研究的一个重要实验途径,为获得精密的辐射损伤等效系数,需要对半导体器件进行选择。在半导体器件基本选用原则的基础上,从微观机理到宏观工程应用方面阐述了器件类型的确定依据,通过实验摸索出器件性能选择条件,从器件的质量、批次、参数一致性等方面提出了改进措施,形成了比较全面的半导体器件选择方法,具有应用价值。采用该方法挑选出3DG121C双极晶体管应用于某快中子临界装置与CFBR-II堆之间的辐射损伤等效性研究,获得了等效系数为1.19,满足现阶段抗辐射加固及中子辐射效应评价需求。提出了下一步等效性研究的器件选择方向。 展开更多
关键词 半导体器件选择方法 中子 辐射损伤 等效系数
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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
17
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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用EBIC法观察InSb半导体器件中的p-n结 被引量:3
18
作者 孙祥乐 高思伟 +7 位作者 毛渲 龚晓霞 余黎静 宋欣波 柴圆媛 尚发兰 信思树 太云见 《红外技术》 CSCD 北大核心 2019年第8期742-749,共8页
能够直观地“看到”半导体材料中制作的p-n结,对于半导体器件的设计和制造工艺很有意义,知道p-n结的厚度及其在样品中的位置,有利于设计器件的结构、保护膜的厚度、电极的尺寸等,也可以优化离子注入、表面处理、电路互联等工艺参数。本... 能够直观地“看到”半导体材料中制作的p-n结,对于半导体器件的设计和制造工艺很有意义,知道p-n结的厚度及其在样品中的位置,有利于设计器件的结构、保护膜的厚度、电极的尺寸等,也可以优化离子注入、表面处理、电路互联等工艺参数。本文用EBIC(电子束诱生电流)法观察了InSb半导体器件中的p-n结。同时观察到了器件中的肖特基结,其中肖特基结显示出明显的温度特性:温度降低,肖特基结响应区域扩大,温度降至80K,Cr-InSb肖特基结响应区域可扩展至47μm。用离子注入法在InSb材料中制成的p-n结其空间电荷区并不呈对称的空间分布,靠n区一侧的空间电荷区较薄,电荷密度较大,靠p区一侧的空间电荷区较厚,电荷密度相对较小。作为一种常用的观察分析工具,EBIC法在观察分析半导体器件结构方面有透视和显微等优点。 展开更多
关键词 电子束诱生电流 肖特基结 P-N结 InSb半导体器件
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宽禁带半导体器件研究现状与展望 被引量:34
19
作者 朱梓悦 秦海鸿 +2 位作者 董耀文 严仰光 徐华娟 《电气工程学报》 2016年第1期1-11,共11页
电力电子器件是电力电子技术的重要基础。由于传统的硅电力电子器件的性能已经逼近其材料极限,很难再大幅提升硅基电力电子装置的性能。以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体器件比硅器件具有更优的器件性能,成为电力电子器件新的研究... 电力电子器件是电力电子技术的重要基础。由于传统的硅电力电子器件的性能已经逼近其材料极限,很难再大幅提升硅基电力电子装置的性能。以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体器件比硅器件具有更优的器件性能,成为电力电子器件新的研究发展方向。本文对碳化硅和氮化镓电力电子器件的商业化产品水平和实验室研究现状进行了综述和探讨,并对宽禁带半导体器件在未来功率器件市场中的应用前景进行了预测及展望。 展开更多
关键词 宽禁带半导体器件 碳化硅 氮化镓
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SMDS——一个采用面向对象技术设计的半导体器件模拟软件 被引量:5
20
作者 杨廉峰 吴金 +1 位作者 刘其贵 魏同立 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期62-64,58,共4页
本文采用当今流行的面向对象技术设计完成了一个半导体器件模拟软件———SMDS(SubMicronDeviceSimulator) ,讨论了在网络并行计算等方面扩展的可行性 。
关键词 器件模拟 面向对象 半导体器件 SMDS软件
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