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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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SiC纤维烧结陶瓷的制备及其性能研究
2
作者 李伟 许志明 +3 位作者 苟燕子 尹森虎 余艺平 王松 《无机材料学报》 北大核心 2025年第2期177-183,共7页
SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的... SiC纤维烧结陶瓷(Fiber-bonded ceramics,FBCs)是由SiC纤维直接烧结而成的一种新型SiC材料,材料中不存在基体相,其孔隙率小于3%且纤维体积分数超过90%,具有耐高温、高强度、抗氧化与耐辐照等优异性能,是未来航空发动机和先进核能领域的重要候选材料。本工作在国内率先开展SiC FBCs的制备以及性能研究,以国产KD-SA型第三代含铝SiC纤维为原料,通过预处理在纤维表面原位构筑石墨(in-situ graphite,iG)层,采用热压烧结工艺直接烧结纤维,制备SiC(Al)FBCs。实验表征了纤维及材料的宏/微观结构,测试了材料的力学与氧化性能。结果表明:通过预处理SiC(Al)纤维,iG/SiC(Al)纤维表面可生成厚度为300~400 nm的碳层,且iG层与纤维结合较好。采用热压烧结工艺制备的iG/SiC(Al)FBCs密度为3.15 g/cm^(3),气孔率仅为0.52%,基体完全致密,纤维发生变形呈六棱柱状,且纤维之间有明显的界面;材料弯曲强度、断裂韧性与断裂功分别为320 MPa、9.5 MPa·m^(1/2)与1169 J·m^(-2);经1500、1600℃空气氧化100 h,材料弯曲强度保留率分别高达86%与72%,且维持伪塑性断裂模式。 展开更多
关键词 sic纤维 sic纤维烧结陶瓷 力学性能 氧化性能
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2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷微磨削性能对比试验研究
3
作者 巩亚东 李远峰 +1 位作者 温泉 任启震 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页
为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进... 为探究2.5D C_(f)/SiC复合材料与SiC陶瓷的微尺度磨削过程,对比2种材料在同一工艺参数下表面显微形貌、表面粗糙度与磨削力的差异,并分析工艺参数变化对磨削性能评价参数的影响;采用直径为0.9 mm的500#电镀金刚石微磨具对2种材料分别进行单因素微磨削试验.结果表明,2.5D C_(f)/SiC复合材料去除过程不同于SiC陶瓷,这是因为复合材料增强纤维的存在,有效抑制了微磨削过程中裂纹的扩展;在同一工艺参数下,2.5D C_(f)/SiC复合材料表面微观形貌较好、缺陷少、表面粗糙度小,而无纤维增强的SiC陶瓷表面微观形貌较差、缺陷多、表面粗糙度大;SiC陶瓷的平均磨削力大于2.5D C_(f)/SiC,并且在微磨削过程中,2.5D C_(f)/SiC的实时磨削力信号较平稳,而SiC陶瓷的实时磨削力信号存在尖刺. 展开更多
关键词 2.5D C_(f)/sic复合材料 sic陶瓷 微磨削过程 表面微观形貌 表面粗糙度 磨削力
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SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料制备技术研究进展
4
作者 王衍飞 刘荣军 +2 位作者 张金 杜金平 李端 《材料工程》 北大核心 2025年第4期52-74,共23页
连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大... 连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大组成单元出发,综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层(EBC)制备技术研究进展,并提出了SiC_(f)/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比,并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_(f)/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用,探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相,并且实现连续均匀制备,是界面相发展的研究重点。SiC_(f)/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法,但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求,由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_(f)/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障,在第三代Si/Yb2Si2O7环境障涂层体系基础上,通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层,从而提高SiC_(f)/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_(f)/SiC复合材料的广泛应用,未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。 展开更多
关键词 sic_(f)/sic复合材料 sic纤维 界面相 EBC涂层 制备工艺
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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 被引量：1
5
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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SiC电力电子学产业化技术的创新发展(续) 被引量：4
6
作者 赵正平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第4期249-265,287,共18页
进入21世纪后,宽禁带半导体SiC电力电子学发展迅速,SiC二极管和SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)先后进入商品化,在电动汽车等绿色能源的应用发展的带动下,SiC电力电子学进入产业化快速发展阶段。介绍了SiC电力电子学在大尺寸... 进入21世纪后,宽禁带半导体SiC电力电子学发展迅速,SiC二极管和SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)先后进入商品化,在电动汽车等绿色能源的应用发展的带动下,SiC电力电子学进入产业化快速发展阶段。介绍了SiC电力电子学在大尺寸SiC单晶,低成本SiC功率器件制造,SiC二极管、SiC MOSFET、SiC绝缘栅双极晶体管(IGBT)和SiC门极关断晶闸管(GTO)等功率器件,SiC封装和模块,以及高开关频率SiC器件的应用创新等产业化技术方面的最新进展。其中包含了大尺寸SiC单晶生长技术,基于商用Si CMOS生产线的SiC功率器件制备新工艺,SiC二极管的新结构与新工艺,SiC MOSFET的超级结结构、FinFET结构、高k介质栅与可靠性技术,SiC IGBT和SiC GTO的n沟道新器件及载流子寿命增强新工艺,SiC功率模块的设计与新装联工艺,SiC功率器件应用的新拓扑结构,栅极驱动电路与抑制寄生效应的新技术等。分析和评价了SiC电力电子学产业化的发展态势。 展开更多
关键词 sic单晶 sic二极管 sic金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) sic绝缘栅双极晶体管(IGBT) sic门极关断晶闸管(GTO) sic功率模块
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SiC电力电子学产业化技术的创新发展 被引量：4
7
作者 赵正平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第3期161-178,共18页
进入21世纪后,宽禁带半导体SiC电力电子学发展迅速,SiC二极管和SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)先后进入商品化,在电动汽车等绿色能源的应用发展的带动下,SiC电力电子学进入产业化快速发展阶段。介绍了SiC电力电子学在大尺寸... 进入21世纪后,宽禁带半导体SiC电力电子学发展迅速,SiC二极管和SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)先后进入商品化,在电动汽车等绿色能源的应用发展的带动下,SiC电力电子学进入产业化快速发展阶段。介绍了SiC电力电子学在大尺寸SiC单晶,低成本SiC功率器件制造,SiC二极管、SiC MOSFET、SiC绝缘栅双极晶体管(IGBT)和SiC门极关断晶闸管(GTO)等功率器件,SiC封装和模块,以及高开关频率SiC器件的应用创新等产业化技术方面的最新进展。其中包含了大尺寸SiC单晶生长技术,基于商用Si CMOS生产线的SiC功率器件制备新工艺,SiC二极管的新结构与新工艺,SiC MOSFET的超级结结构、FinFET结构、高k介质栅与可靠性技术,SiC IGBT和SiC GTO的n沟道新器件及载流子寿命增强新工艺,SiC功率模块的设计与新装联工艺,SiC功率器件应用的新拓扑结构,栅极驱动电路与抑制寄生效应的新技术等。分析和评价了SiC电力电子学产业化的发展态势。 展开更多
关键词 sic单晶 sic二极管 sic金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) sic绝缘栅双极晶体管(IGBT) sic门极关断晶闸管(GTO) sic功率模块
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SiC陶瓷的3D打印成形与致密化新进展 被引量：1
8
作者 殷杰 耿佳毅 +3 位作者 王康龙 陈忠明 刘学建 黄政仁 《无机材料学报》 北大核心 2025年第3期245-255,共11页
SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3... SiC陶瓷具有高强度和良好的热稳定性,在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC陶瓷需求的日益增长, 3D打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法,越来越受到重视。3D打印方法众多,各具特点:立体光刻(Stereolithography, SLA)技术可以实现高精度和优良的表面质量,但实际操作中往往需要设计支撑结构,再加上残余应力和低固含量等问题,极大限制了其发展;激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)技术具有较强的材料普适性,适用于高分子、金属和陶瓷等多种材料,可实现大尺寸快速成形,且制造成本较低,但其成形素坯表面质量较低,需进行后续加工;熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)技术制备的SiC陶瓷材料可借助反应烧结实现致密化,但成形素坯存在层间结合强度低、表面有较明显条纹等缺陷,并且成形速度相对较慢,不适合构建大型零件,因此在实际生产中受到限制。本文综述了近五年来3D打印SiC陶瓷的最新研究进展,讨论了成形素坯的后续高温致密化处理方法及其基本物理性能,并展望了3D打印SiC陶瓷材料的未来前景。新型3D打印技术及其与多种打印方式的融合将在陶瓷宏微观结构的精细化中发挥重要作用,或将成为未来的重要发展趋势。 展开更多
关键词 sic陶瓷 3D打印 激光选区烧结 致密化 综述
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Y_(2)Si_(2)O_(7)增强SiC质耐火材料抗高温水蒸气腐蚀性能研究 被引量：1
9
作者 薛海涛 刘星宇 +5 位作者 陈定 顾华志 李少飞 黄奥 付绿平 伍书军 《耐火材料》 北大核心 2025年第1期8-12,共5页
为解决高温水蒸气对垃圾焚烧炉用SiC质耐火材料产生的严重腐蚀,以SiC颗粒和细粉为主原料,硅溶胶为结合剂,Y_(2)O_(3)粉为添加剂,在150 MPa的压力下压制成140 mm×25 mm×25 mm的长条试样,经1 400℃保温3 h烧成制备Y_(2)Si_(2)O_... 为解决高温水蒸气对垃圾焚烧炉用SiC质耐火材料产生的严重腐蚀,以SiC颗粒和细粉为主原料,硅溶胶为结合剂,Y_(2)O_(3)粉为添加剂,在150 MPa的压力下压制成140 mm×25 mm×25 mm的长条试样,经1 400℃保温3 h烧成制备Y_(2)Si_(2)O_(7)增强SiC质耐火材料,再经1 000℃保温100 h水蒸气腐蚀。研究Y_(2)O_(3)粉的添加量(添加质量分数分别为0、1.5%、3.0%、4.5%)对烧后试样和水蒸气腐蚀后试样的性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:添加Y_(2)O_(3)会造成烧后SiC质耐火材料的显气孔率上升,常温抗折强度下降;但是随着Y_(2)O_(3)添加量的增加,经1 000℃保温100 h水蒸气腐蚀后试样的体积密度和常温抗折强度增加,水冷热震5次后的常温抗折强度增加,因为1 400℃高温烧成过程中Y_(2)O_(3)和SiO_(2)原位反应生成Y_(2)Si_(2)O_(7)增强相,其与SiC基体结合紧密,且Y_(2)Si_(2)O_(7)在高温水蒸气条件下稳定性好,与SiC基体热膨胀系数接近,能够提高SiC质耐火材料的抗高温水蒸气腐蚀性能。 展开更多
关键词 sic质耐火材料 Y_(2)Si_(2)O_(7) 水蒸气腐蚀 抗热震性
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SiC过渡层对SiC/SiC陶瓷基复合材料表面MoSi_(2)-SABB涂层结合性能的影响
10
作者 曹路涵 孟佳 +4 位作者 薛玉冬 盛晓晨 崔苑苑 乐军 宋力昕 《无机材料学报》 北大核心 2025年第10期1119-1128,共10页
SiC/SiC陶瓷基复合材料(SiC/SiC CMCs)以其耐高温、低密度、高强度等优点有望被用于可重复使用空天飞行器的热防护系统。鉴于空天飞行器面临的复杂恶劣使用环境,为满足可重复使用的要求,亟需在SiC/SiC CMCs表面制备高温抗氧化封严涂层... SiC/SiC陶瓷基复合材料(SiC/SiC CMCs)以其耐高温、低密度、高强度等优点有望被用于可重复使用空天飞行器的热防护系统。鉴于空天飞行器面临的复杂恶劣使用环境,为满足可重复使用的要求,亟需在SiC/SiC CMCs表面制备高温抗氧化封严涂层。由于SiC/SiC CMCs表面粗糙且各向异性,易诱导涂层开裂失效,有待进一步研究封严涂层设计和涂层结合性能优化。本工作通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法在SiC/SiC CMCs表面设计制备了SiC过渡层,解决了MoSi_(2)掺杂的SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-BaO-B_(2)O_(3)(MoSi_(2)-SABB)玻璃陶瓷复合涂层的开裂剥落问题,使涂层展现出良好的抗热震性能。有限元分析表明SiC过渡层能够有效降低MoSi_(2)-SABB涂层与基材界面的残余应力,缓解残余应力的各向异性,显著提升涂层的结合性能。结合第一性原理计算探究了不同晶型、极性SiC过渡层与MoSi_(2)-SABB涂层的结合机制,揭示了SiC过渡层的晶型与极性是影响涂层结合性能的关键因素。本研究为设计SiC/SiC CMCs表面封严涂层与优化涂层结合性能提供了重要依据。 展开更多
关键词 sic/sic陶瓷基复合材料 sic过渡层 玻璃陶瓷复合涂层 结合性能
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SiC_xO_y相分解方式对SiCO(Al)纤维烧结致密化的影响 被引量：4
11
作者 袁钦 宋永才 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1320-1326,共7页
研究了SiCO（Al）纤维向SiC（A1）纤维的高温转化过程，并研究了纤维中SiCxOy相的分解特征及不同高温处理方式对纤维结构和烧结致密化的影响。结果表明：纤维中SiCxOy相分解的温度范围为1430-1850℃，当采用连续处理方式处理，即使在180... 研究了SiCO（Al）纤维向SiC（A1）纤维的高温转化过程，并研究了纤维中SiCxOy相的分解特征及不同高温处理方式对纤维结构和烧结致密化的影响。结果表明：纤维中SiCxOy相分解的温度范围为1430-1850℃，当采用连续处理方式处理，即使在1800℃下，纤维芯部SiCxOy相未能彻底分解，且快速分解速率导致纤维中形成粗大结晶颗粒和气孔，无法得到致密的高结晶结构。而在静态条件下处理，可以提高SiCxOy相分解程度。1650℃下保温处理1h后可以完全脱除SiCxOy相，同时保持晶粒均匀。再经过1900℃烧结，即可制得呈致密高结晶结构SiC（Al）纤维。 展开更多
关键词 sicO(Al)纤维 sic(Al)纤维 sicxOy相 Β-sic 致密化
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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
12
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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基于源极直连策略的并联SiC MOSFETs动态均流方法
13
作者 陈浩斌 闫海东 +2 位作者 马凯 郭清 盛况 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5119-5135,共17页
并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流... 并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流不平衡机理和动态均流方法的作用机制。仿真和实验均验证了该机理和方法的有效性。研究表明,采用该文提出的动态均流方法后,并联SiC MOSFETs的动态电流差异和开关损耗差异降低大于50%;另外,在具有更多芯片并联的SiC功率模块中验证了该方法的有效性。与传统方法相比,且该方法无需增加额外的大体积元件,也无需改变直接覆铜陶瓷(DBC)基板的布局,实现简单,经济性高。同时,与传统的制程技术兼容性好,且不需要复杂设计或精确计算,能够很好地满足极简封装制程的要求。 展开更多
关键词 并联sic MOSFETs 动态电流不平衡 动态均流方法 源极直连(DSI) 多芯片sic功率模块
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高压SiC器件电流互感器型取能装置耦合电容特性和抑制研究 被引量：1
14
作者 潘建宇 唐海博 +2 位作者 姜怡 付孝杰 闫升 《电工技术学报》 北大核心 2025年第3期800-811,共12页
高压碳化硅(SiC)器件驱动电路的隔离电源面临更高的dv/dt冲击,极易引起强共模干扰而导致器件失效。高频电流互感器(HCT)型取能是一种新型高压SiC器件隔离取能方法,但是其耦合电容与结构参量关联特性不清,难以有效提升抗dv/dt性能和实现... 高压碳化硅(SiC)器件驱动电路的隔离电源面临更高的dv/dt冲击,极易引起强共模干扰而导致器件失效。高频电流互感器(HCT)型取能是一种新型高压SiC器件隔离取能方法,但是其耦合电容与结构参量关联特性不清,难以有效提升抗dv/dt性能和实现小型化。该文首先,构建了HCT型隔离取能结构的三维仿真模型,系统地探究了其关键结构参量(隔离距离、偏心位置、绕组绕制方式、匝数等)对耦合电容的影响特性;然后,提出了HCT型取能结构多参量影响下的耦合电容优化方法,同等体积下达到耦合电容最小;最后,通过实验验证了所述方法和所研装置的有效性。结果表明,仅通过调整HCT型隔离取能结构穿心位置可降低约20%的耦合电容,所研取能装置隔离容值仅为0.74pF,比传统设计和同类商业产品分别降低了55%和70%,最大无局部放电电压达到15.5 kV。 展开更多
关键词 高压sic器件 隔离取能装置 低耦合电容 电流互感器
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C/SiC复合材料微观结构及其纳米力学性能
15
作者 袁建宇 谢国君 +3 位作者 房金铭 逄锦程 韩露 卢鹉 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第4期95-102,共8页
C/Si C复合材料是一种包括C纤维、Si C基体以及二者间热解碳界面层的多相材料,本文对纤维、基体和界面的微观结构及纳米力学性能进行了分析和测试,从而与宏观力学性能测试结果形成互补。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(... C/Si C复合材料是一种包括C纤维、Si C基体以及二者间热解碳界面层的多相材料,本文对纤维、基体和界面的微观结构及纳米力学性能进行了分析和测试,从而与宏观力学性能测试结果形成互补。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对C/Si C复合材料截面精细化结构进行了表征,并采用纳米压痕技术对典型代表区域的硬度和折合模量进行了测试。结果发现:C/Si C复合材料中的C纤维呈“皮芯”结构,其直径约为7μm,表皮1.5μm范围内的环状区域硬度为(5.45±0.28) GPa,折合模量为(33.1±1.4) GPa;芯部区域硬度为(6.85±0.21) GPa,折合模量为(33.8±0.34) GPa。Si C基体包括三种形态:纤维布层间分布的大块基体;大块基体周围分布的小块基体;在单个纤维束内、不同纤维丝间分布的细小基体。由于上述三类基体经历的高温裂解环境不同,因此在硬度和折合模量上均存在明显差异,硬度分别为(34.8±2.64)、(23.6±2.27)以及(21.3±1.81) GPa,折合模量分别为(210±19.7)、(165±8.58)、(124±10.8) GPa。C纤维和Si C基体之间的界面层厚度约为0.3μm,力学性能测试方差较大,介于纤维和基体之间,起到了性能过渡的作用,其硬度为(13.6±3.03)GPa,折合模量为(99.3±13.0) GPa。 展开更多
关键词 C/sic复合材料 纤维 基体 界面 硬度 折合模量
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不同栅氧退火工艺下的SiC MOS电容及其界面电学特性
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作者 付兴中 刘俊哲 +4 位作者 薛建红 尉升升 谭永亮 王德君 张力江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷... SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷密度的方法,对分别经过氮等离子体氧化后退火(POA)处理、氮氢混合等离子体POA处理、氮氢氧混合等离子体POA处理、氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性进行了分析。结果表明,该方法可以系统地评价SiC MOS电容电学特性和栅氧界面特性,经过氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容可以满足高温、大场强下长期运行的性能指标。 展开更多
关键词 sic MOS电容 氧化后退火(POA) 平带电压漂移 氧化物陷阱电荷 可动电荷
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SiC对转炉钢渣物相组成及其自粉化的影响研究
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作者 郝帅 罗果萍 +3 位作者 陈银胜 柴轶凡 宋巍 安胜利 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期284-289,共6页
为了降低钢渣中铁氧化物与磷氧化物的含量,促进β-C_(2)S向γ-C_(2)S的晶型转变,实现钢渣的自粉化,采用X射线衍射仪(XRD)和Factsage7.1热力学软件,对掺加Si C的熔融钢渣的焙烧产物进行了主要矿物及平衡态下物相分析。结果表明,对试验钢... 为了降低钢渣中铁氧化物与磷氧化物的含量,促进β-C_(2)S向γ-C_(2)S的晶型转变,实现钢渣的自粉化,采用X射线衍射仪(XRD)和Factsage7.1热力学软件,对掺加Si C的熔融钢渣的焙烧产物进行了主要矿物及平衡态下物相分析。结果表明,对试验钢渣掺加5%、6%的Si C均能实现钢渣的自粉化,对应的粉化率分别为96.5%和92.4%;Si C掺量从4%增加至7%,能促进钢渣中镁硅钙石(Ca_(3)Mg(SiO_(4))_(2))的生成,抑制钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)Si O_(7))的生成;SiC的掺量超过8%,有利于β-C_(2)S物相的生成,不利于钢渣自粉化;以Factsage7.1热力学软件计算的高温段(1450~1600℃)平衡相中C_(2)S含量、液相量及碱度可作为间接判断钢渣能否粉化的依据。 展开更多
关键词 转炉钢渣 热力学计算 物相组成 自粉化 sic
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高温环境下2.5D针刺C/SiC复合材料失效机理及多尺度失效分析方法研究
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作者 陈亮 孟琳书 +6 位作者 张音旋 王广帅 曹奇凯 赵铭卓 吴涛 高希光 宋迎东 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期139-149,共11页
针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断... 针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断口进行观察,分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果,建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法,并依据多尺度理论和渐进损伤方法,借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好,采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%,验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。 展开更多
关键词 C/sic复合材料 多尺度分析 性能预测 失效分析
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SiC晶须增强ZrB_(2)-SiC超高温陶瓷的力学性能
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作者 张前 任静 +4 位作者 陈敏 王振祥 王龙 孙国栋 解静 《中国陶瓷》 北大核心 2025年第9期9-16,共8页
采用微纳米级ZrB_(2)粉末、SiC粉末及SiC晶须(SiCw)作为原料,利用放电等离子烧结技术制备了ZrB_(2)-SiC-SiCw复合陶瓷,探究烧结温度、压力和晶须含量对陶瓷致密化和力学性能的影响规律。结果表明,提高烧结温度和适当增加烧结压力有助于... 采用微纳米级ZrB_(2)粉末、SiC粉末及SiC晶须(SiCw)作为原料,利用放电等离子烧结技术制备了ZrB_(2)-SiC-SiCw复合陶瓷,探究烧结温度、压力和晶须含量对陶瓷致密化和力学性能的影响规律。结果表明,提高烧结温度和适当增加烧结压力有助于陶瓷致密度和力学性能的提升,在1600℃/60 MPa烧结出相对密度为96.59%的ZrB_(2)-SiC-SiCw陶瓷。随着SiCw含量的递增,复合陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性均展现出先增后减的趋势。晶须含量为15 vol%时,复合陶瓷性能最佳,其维氏硬度为19.4 GPa,抗弯强度达到292.85 MPa,断裂韧性为4.31 MPa·m^(1/2),较未添加晶须的分别提高了16.87%、21.1%和43.2%。 展开更多
关键词 sic晶须 ZrB_(2)-sic 放电等离子烧结 力学性能
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激光超声复合刻划C/SiC表面损伤特性研究
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作者 许金凯 黄筠瀚 +2 位作者 王佳琦 于占江 李英 《航空制造技术》 北大核心 2025年第19期14-23,共10页
碳纤维增强碳化硅基体复合材料(C/SiC)作为典型的陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC),具有高比强度、高比刚度、耐高温等优异性能,广泛应用于航空、航天、汽车等领域。为了探究不同能场作用下C/SiC复合材料表面的损伤形式,... 碳纤维增强碳化硅基体复合材料(C/SiC)作为典型的陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC),具有高比强度、高比刚度、耐高温等优异性能,广泛应用于航空、航天、汽车等领域。为了探究不同能场作用下C/SiC复合材料表面的损伤形式,本文分别对3个典型纤维方向进行了常规刻划(Conventional scratching,CS)、激光辅助刻划(Laser-assisted scratching,LAS)以及激光超声复合刻划(Laser-ultrasonic hybrid scratching,L-UHS),对比3种刻划方式下的刻划力、表面形貌等差异,分析激光超声复合能场对材料表面损伤影响。结果表明,相比于CS与LAS,L-UHS可有效降低刻划力,提高材料可加工性。L-UHS在不同方向上呈现出不同的断裂方式转变:在平行方向,纤维弯曲断裂失效减少,材料主要失效形式为层间断裂;在倾斜方向和垂直方向,纤维失效形式由弯曲断裂向剪切断裂转变。本文为C/SiC复合材料的激光超声复合加工提供理论指导。 展开更多
关键词 C/sic复合材料 材料去除 表面损伤 激光超声复合刻划(Laser-ultrasonic hybrid scratching L-UHS)
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