基于SiIGBT与SiCFET并联的新型混合器件特性解析及对比研究 被引量：1

1

作者 朱梓贤 涂春鸣 +3 位作者 肖标 郭祺 肖凡 龙柳 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期251-260,共10页

对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(... 对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(HY_M)在不同额定电流等级下损耗与成本的优劣势。仿真结果表明,当额定电流为较小(15 A)时,HY_M能以较低的成本实现更低的损耗;混合器件在额定电流较大(25 A、40 A)时,HY_F能以更低的成本实现更低的损耗。最后,通过实验验证结论的正确性。 展开更多

关键词 Si/SiC混合器件 SiCMOSFET SiIGBT SiCFET 损耗模型

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基于SiC导通比例与开关频率协同调控的Si/SiC混合器件综合热管理方法

2

作者 韩硕 涂春鸣 +3 位作者 龙柳 肖凡 肖标 郭祺 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5241-5254,I0026,共15页

SiC MOSFET和Si IGBT并联构成的Si/SiC混合器件(Si/SiC HyS)有效结合了Si IGBT的大载流能力、低成本与SiC MOSFET的高频、低开关损耗优势,突破了单一器件的性能桎梏。然而,非平稳工况下Si/SiC HyS内部结温波动分布不均衡,存在SiC MOSFE... SiC MOSFET和Si IGBT并联构成的Si/SiC混合器件(Si/SiC HyS)有效结合了Si IGBT的大载流能力、低成本与SiC MOSFET的高频、低开关损耗优势,突破了单一器件的性能桎梏。然而,非平稳工况下Si/SiC HyS内部结温波动分布不均衡,存在SiC MOSFET老化过速的问题。目前,针对Si/SiC HyS的热管理策略研究鲜有报道,而变开关频率作为单一器件中应用最为广泛的结温调节方法,难以调节Si/SiC HyS内部的结温差异,导致Si IGBT热容量利用率较低。考虑到SiC导通比例可利用Si IGBT的结温调节空间来降低SiC MOSFET的热应力,从多层级热管理视角出发,提出一种基于SiC导通比例DSiC与开关频率f协同调控的Si/SiC HyS综合热管理方法。所提热管理方法根据设定的结温波动阈值,对开关频率和SiC导通比例的目标参数域进行全面刻画,并实现f-DSiC参数的最短调节路径规划,最终将SiC MOSFET和Si IGBT结温波动平滑至同一阈值以内。实验结果表明,相较于变开关频率方法,采用所提综合热管理方法的Si/SiC HyS最大结温波动降低了24.31%,且任一负载波动下SiC MOSFET和Si IGBT的结温波动均被平滑至同一阈值以内,显著提高了Si/SiC HyS的整体使用寿命。 展开更多

关键词 Si/SiC混合器件 热管理方法 开关频率 SiC导通比例 结温波动

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基于驱动电压主动切换的Si/SiC混合器件结温波动平滑控制

3

作者 白丹 涂春鸣 +2 位作者 龙柳 肖凡 肖标 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5068-5080,共13页

Si/SiC混合器件兼具低成本、低损耗等优势,是支撑电力电子装备大容量、高可靠发展的重要器件。而负载电流变化引起的SiC MOSFET大幅结温波动,制约了Si/SiC混合器件整体寿命的提高。为解决该问题,该文详细分析驱动电压对混合器件开关轨... Si/SiC混合器件兼具低成本、低损耗等优势,是支撑电力电子装备大容量、高可靠发展的重要器件。而负载电流变化引起的SiC MOSFET大幅结温波动,制约了Si/SiC混合器件整体寿命的提高。为解决该问题,该文详细分析驱动电压对混合器件开关轨迹及损耗的影响,提出一种考虑驱动电压主动切换的Si/SiC混合器件结温波动平滑控制策略。所提策略通过在低电流负载区间采用SiC MOSFET损耗较高的驱动电压模式来补偿损耗,高负载电流区间则采用SiC MOSFET损耗较低的驱动电压模式来降低损耗,可以显著平滑Si/SiC混合器件中SiC MOSFET的结温波动,降低其与Si IGBT的结温波动差值,有效延长Si/SiC混合器件整体的剩余使用寿命。实验结果表明,任何负载波动下,该文所提驱动电压主动切换策略均可以将SiC MOSFET的结温波动平滑30%以上,同时SiC MOSFET与Si IGBT的结温波动幅值差减小84.4%。 展开更多

关键词 Si/SiC混合器件 SiC MOSFET 结温波动平滑 驱动电压模式 负载波动

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考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略 被引量：2

4

作者 肖标 涂春鸣 +3 位作者 郭祺 肖凡 龙柳 刘平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4904-4914,I0025,共12页

硅基(Si)绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和碳化硅基(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)并联组成的Si/SiC混合器件,已被证实具有SiC MOSFET的高... 硅基(Si)绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和碳化硅基(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)并联组成的Si/SiC混合器件,已被证实具有SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力、低成本的优势。然而,目前Si/SiC混合器件性能提升的研究并未兼顾效率和可靠性,且存在调控手段单一的劣势。基于此,该文详细分析不同负载电流下驱动电压、开关时序等调控参数对Si/SiC混合器件损耗和电应力的影响,提出一种考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略。所提开关策略通过不同电流区间采用驱动电压与开关时序相配合的方式,在保障Si/SiC混合器件可靠性的前提下,提高其运行效率。该文搭建双脉冲测试实验平台与稳态参数测量实验平台对所提开关策略进行验证。实验结果表明,相较于传统开关策略,Si/SiC混合器件采用本文所提开关策略在开通损耗、关断损耗以及导通损耗方面分别减少13%、21%和32%。 展开更多

关键词 碳化硅基(SiC) Si/SiC混合器件 驱动电压 开关时序 开关策略

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基于热网络分区等效策略的Si/SiC混合器件耦合热参数辨识方法 被引量：2

5

作者 龙柳 肖凡 +2 位作者 涂春鸣 肖标 郭祺 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期3718-3731,共14页

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,... 由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,目前针对热监测的研究往往需满足热稳态平衡和功率损耗可测两大条件,在实际变流器中实用性较低。基于此,该文以零输入响应法为切入点,首先,对Si/SiC混合器件热结构特性进行分析,详细阐述零输入响应法直接应用于混合器件时所带来的高阶热约束条件难以表征的问题;其次,通过对SiIGBT与SiC MOSFET进行热网络分区处理实现模型的降阶,构建出壳温降温曲线时间常数与热参数之间的约束关系,提出了基于热网络分区等效思想的混合器件耦合热参数辨识方法,所提方法简化了功率损耗测量步骤与热平衡态条件,在并联器件耦合热参数辨识研究中具有简单、通用、流程化高的应用优势;最后,通过实验验证了该文所提方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 耦合热参数辨识 Si/SiC混合器件 热网络分区 热时间常数 热约束

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面向Si/SiC混合器件逆变器全寿命周期安全工作区的多开关模式主动切换策略 被引量：4

6

作者 涂春鸣 韩硕 +3 位作者 龙柳 肖凡 肖标 郭祺 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期128-135,共8页

基于硅基绝缘栅双极型晶体管(Si IGBT)和碳化硅金属氧化物半导体场效应管(SiC MOSFET)的Si IGBT/SiC MOSFET混合器件采用多开关模式切换策略可使变换器具备应对复杂工况的能力,然而现有切换策略并未考虑器件疲劳老化对模式切换阈值电流... 基于硅基绝缘栅双极型晶体管(Si IGBT)和碳化硅金属氧化物半导体场效应管(SiC MOSFET)的Si IGBT/SiC MOSFET混合器件采用多开关模式切换策略可使变换器具备应对复杂工况的能力,然而现有切换策略并未考虑器件疲劳老化对模式切换阈值电流的影响,在混合器件老化进程后期极有可能造成器件热失效,进而严重威胁变换器的可靠运行。基于此,提出了一种面向Si/SiC混合器件逆变器全寿命周期安全工作区的多开关模式主动切换策略。基于器件疲劳老化对逆变器最大安全运行电流的影响规律,设计了考虑老化进程的逆变器安全工作区刻画流程。根据安全工作区刻画结果,提出了适用于混合器件全寿命周期的多开关模式主动切换策略。实验结果表明,该策略能够针对混合器件不同老化程度来动态调整开关模式切换阈值电流,从而在器件全寿命周期内保障逆变器的运行可靠性。 展开更多

关键词 混合器件 全寿命周期 安全工作区 多开关模式切换 可靠性

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基于干涉原理精确对中折衍混合器件的技术研究

7

作者 赵丽萍 赵子英 +2 位作者 邬敏贤 金国藩 严瑛白 《光子学报》 EI CAS CSCD 1998年第8期744-747,共4页

在折衍混合光学系统的加工和装配过程中，折、衍器件间的对中精度严重影响混合器件的质量和性能，但是由于衍射器件与传统折射器件的显著差异，传统的对中手段已不再适用，如何简便实现二者的精确对中是混合光学系统实用化过程中亟待解... 在折衍混合光学系统的加工和装配过程中，折、衍器件间的对中精度严重影响混合器件的质量和性能，但是由于衍射器件与传统折射器件的显著差异，传统的对中手段已不再适用，如何简便实现二者的精确对中是混合光学系统实用化过程中亟待解决的问题之一本文提出利用干涉原理简便地实现衍射器件与折射器件的高精度对中，理论分析和实验结果表明该对中装校方法是有效可行的。 展开更多

关键词 混合光学系统 折衍混合器件 干涉原理

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一种高频高效自由电子激光潘尼混合器件

8

作者 龚建民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期142-144,共3页

本文研究了直流和纵向摇摆器混合磁场中旋转运动电子束与潘尼管电磁模式相互作用不稳定性的情况．研究结果指出这种不稳定性基于潘尼管的工作机理，但它工作在ω＝ωc＋kwv||的混合频率上．因此这种器件具有高效率和高频率工作双重优点... 本文研究了直流和纵向摇摆器混合磁场中旋转运动电子束与潘尼管电磁模式相互作用不稳定性的情况．研究结果指出这种不稳定性基于潘尼管的工作机理，但它工作在ω＝ωc＋kwv||的混合频率上．因此这种器件具有高效率和高频率工作双重优点．在数值模拟中找到36％的高效率．此外，其输出功率随摇摆器磁场具有连续可调性． 展开更多

关键词 自由电子激光 潘尼管 激光器 混合器件

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SiC JMOS和SiC DMOS在Si/SiC混合器件单相逆变器中的应用研究 被引量：7

9

作者 李宗鉴 王俊 +2 位作者 余佳俊 江希 沈征 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第19期5674-5682,共9页

Si IGBT与SiC MOSFET并联组成的Si/SiC混合器件(HyS)因在功率变换器中提供了一种成本与性能的优化折衷而受到广泛关注。其中,SiC MOSFET特性直接影响Si/SiC混合器件的性能,对基于不同类型SiCMOSFET的Si/SiC混合器件的特性差异分析极为... Si IGBT与SiC MOSFET并联组成的Si/SiC混合器件(HyS)因在功率变换器中提供了一种成本与性能的优化折衷而受到广泛关注。其中,SiC MOSFET特性直接影响Si/SiC混合器件的性能,对基于不同类型SiCMOSFET的Si/SiC混合器件的特性差异分析极为必要。该文对比分析基于新型集成结势垒肖特基二极管(JBS)的SiCMOSFET(SiCJMOS)的Si/SiC混合器件(HySJ)和基于传统平面栅SiCMOSFET的传统Si/SiC混合器件(HySD)的特性差异。对比分析2种混合器件的导通特性与开关特性,结果表明,与HySD相比,HySJ具有更低的反向导通压降,更好的反向恢复性能和更小的开通损耗。建立适用于2种混合器件单相逆变器损耗模型,对比分析2种器件在逆变器应用中的损耗差异。设计基于2种混合器件的5kW单相逆变器样机,对比应用2种混合器件的变换器损耗、效率及器件结温。实验结果表明,在轻载条件下,与HySD方案相比,HySJ可以实现最大0.5%的峰值转换效率的提升。 展开更多

关键词 碳化硅 混合器件 IGBT MOSFET 损耗模型 结势垒肖特基二极管

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Si IGBT/SiC MOSFET混合器件及其应用研究 被引量：8

10

作者 李宗鉴 王俊 +3 位作者 江希 何志志 彭子舜 余佳俊 《电源学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期58-70,共13页

综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性... 综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力和低成本优势,已有文献的最新研究和实验结果验证了该类器件的优异特性,表明其对高性能电力电子器件实现更高电流容量、更高开关频率和较低成本具有重要意义,是高性能变换器应用中非常有潜力的功率器件类型。 展开更多

关键词 SiC MOSFET Si IGBT 混合器件 损耗模型 功率模块

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压电式纳米发电机及其混合器件的研究进展 被引量：6

11

作者 谭耀红 刘呈坤 +1 位作者 毛雪 刘佳 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期10-21,共12页

随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在... 随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时,能实现机械能向电能的转化,因此,压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源,近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手,结合其制备方法、结构和性能等,对近年来一些研究成果进行了概述,详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响,并对今后发展进行了展望。 展开更多

关键词 压电式纳米发电机 压电半导体 压电陶瓷 压电聚合物 混合器件

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5G无线前传用WDM器件测试系统及方法研究 被引量：1

12

作者 胡春琳 管子霆 杨春 《光通信研究》 2022年第4期73-78,共6页

波分复用(WDM)器件作为第五代移动通信(5G)前传网络的核心组成部件之一,近年来发展迅速。前传网络对WDM相关器件、组件和产品等提出了新的要求,但当前5G前传网络用WDM器件的技术要求和测试方法标准尚未明确,文章通过深入分析WDM器件测... 波分复用(WDM)器件作为第五代移动通信(5G)前传网络的核心组成部件之一,近年来发展迅速。前传网络对WDM相关器件、组件和产品等提出了新的要求,但当前5G前传网络用WDM器件的技术要求和测试方法标准尚未明确,文章通过深入分析WDM器件测试过程中遇到的问题,提出了5G前传网络用WDM器件测试方法,并构建了相应的测试系统,与手动检测方式对比,具有很好的一致性,效率是手动测试的10倍以上。 展开更多

关键词 前传网络 波分复用 混合器件 隔离度 通道带宽

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光电集成与器件

13

《中国光学》 EI CAS 2002年第6期41-43,共3页

TN256 2002064265光漂白法制备有机聚合物非线性定向耦合器=Study offabrication of polymer nonlinear directional couplerby photobleaching[刊,中]/贾振红(新疆大学电子信息科学与工程学院.新疆,乌鲁木齐(830046))∥半导体光电.—20... TN256 2002064265光漂白法制备有机聚合物非线性定向耦合器=Study offabrication of polymer nonlinear directional couplerby photobleaching[刊,中]/贾振红(新疆大学电子信息科学与工程学院.新疆,乌鲁木齐(830046))∥半导体光电.—2002,23(1).—20-22研究了用光漂白的方法制备 PMMA/DR1聚合物非线性定向耦合器。 展开更多

关键词 半导体 有机聚合物 非线性定向耦合器 混合器件 光漂白 阵列波导光栅 制备方法 电子信息科学 光电子技术 光电集成电路

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可穿戴摩擦纳米发电机的研究进展 被引量：11

14

作者 郭隐犇 张青红 +1 位作者 李耀刚 王宏志 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期91-100,127,共10页

近年来,随着一系列柔性可穿戴器件概念的提出及产品的应用,如何为器件提供更加安全、方便、持续的能源成为一个亟需解决的问题。自2012年摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)被首次报导以来,由于其具有质量轻、安全性高... 近年来,随着一系列柔性可穿戴器件概念的提出及产品的应用,如何为器件提供更加安全、方便、持续的能源成为一个亟需解决的问题。自2012年摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)被首次报导以来,由于其具有质量轻、安全性高、清洁环保及可持续性等一系列优点,正在成为人们关注的焦点。TENG能够利用摩擦起电及静电感应原理将机械能转化为电能,利用这一特点,人们可以将行走、打字甚至呼吸、眨眼、心跳等机械能转化为电能,继而为可穿戴器件持续稳定地供电。但是,TENG也存在着能量转化效率较低、输出功率不够高、脉冲式的电信号不够稳定等不足,这也成为TENG在实际应用中亟待解决的重大难题。从材料种类、结构形貌以及混合器件3方面,综述了近几年为提高TENG输出功率、稳定性等而进行的研究进展,详细分析了不同因素对器件性能的影响。 展开更多

关键词 柔性可穿戴器件 摩擦纳米发电机 输出功率 混合器件 机械能

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基于Si IGBT和SiC MOSFET的飞跨电容MMC拓扑及其调制策略 被引量：7

15

作者 井开源 林磊 +1 位作者 殷天翔 黄强 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4060-4071,共12页

降低模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压波动对提高MMC功率密度,实现MMC轻型化具有重要意义。在降低MMC子模块电容电压波动的方案中,飞跨电容MMC(flying-capacitor MMC,FC-MMC)以其良好的性能得到了... 降低模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压波动对提高MMC功率密度,实现MMC轻型化具有重要意义。在降低MMC子模块电容电压波动的方案中,飞跨电容MMC(flying-capacitor MMC,FC-MMC)以其良好的性能得到了广泛的关注。基于传统FC-MMC方案,提出了一种采用Si IGBT与SiC MOSFET混合器件的FC-MMC拓扑,该拓扑每个桥臂包括两个SiC子模块及多个Si子模块,减少了SiC功率器件的使用量。进而提出了相应的调制策略,将大部分开关动作转移到SiC子模块,充分利用了SiC MOSFET开关损耗低和Si IGBT导通损耗低的优势,在不过多增加成本的情况下,降低了FC-MMC的总损耗。通过实验和损耗分析验证了所提方案的有效性和可行性。 展开更多

关键词 FC-MMC 混合器件拓扑 改进调制策略 SiC MOSFET Si IGBT 损耗优化

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多孔炭复合V_(2)O_(3)纳米材料用于锂离子电容器的研究

16

作者 任晓龙 艾德生 +2 位作者 吕瑞涛 康飞宇 黄正宏 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1103-1108,共6页

以NaCl为模板、结合冷冻干燥技术合成了多孔炭复合V_(2)O_(3)纳米材料,研究其用作锂离子电池负极材料的动力学特征,并与商业化活性炭构建锂离子电容器,测试其电化学性能。结果表明,多孔炭复合V_(2)O_(3)纳米材料具有赝电容行为,所构建... 以NaCl为模板、结合冷冻干燥技术合成了多孔炭复合V_(2)O_(3)纳米材料,研究其用作锂离子电池负极材料的动力学特征,并与商业化活性炭构建锂离子电容器,测试其电化学性能。结果表明,多孔炭复合V_(2)O_(3)纳米材料具有赝电容行为,所构建的锂离子电容器同时具有高能量、高功率和长效循环稳定性,是一种很有前景的锂离子电容器负极材料。 展开更多

关键词 V_(2)O_(3) 锂离子电容器 混合器件 三维多孔炭

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