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基于串扰电压峰值的IGBT模块键合线老化监测方法
1
作者 张硕 王耕籍 +1 位作者 尹金良 杜明星 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期314-320,共7页
针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对... 针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对串扰电压形成各个阶段的影响,进而通过对串扰电压峰值的测量实现对IGBT模块键合线健康状况的实时监测;仿真和实验结果验证该方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 光伏发电 IGBT 串扰 逆变器 键合线 老化
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一种基于Sigma-Delta/Cyclic ADC的温度传感器的设计
2
作者 李潇然 卓恩锐 +2 位作者 张蕾 张思涵 鲍家乐 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第4期429-436,共8页
基于CMOS 55 nm工艺,设计了一种采用Sigma-Delta/Cyclic混合架构ADC的温度传感器,其由感温模块和Sigma-Delta/Cyclic ADC构成.感温模块采用双极型晶体管(BJT)作为感温器件,并采用电流镜动态元件匹配、斩波等技术来提高感温模块精度.为... 基于CMOS 55 nm工艺,设计了一种采用Sigma-Delta/Cyclic混合架构ADC的温度传感器,其由感温模块和Sigma-Delta/Cyclic ADC构成.感温模块采用双极型晶体管(BJT)作为感温器件,并采用电流镜动态元件匹配、斩波等技术来提高感温模块精度.为实现对感温模块输出信号的精确量化,采用了Sigma-Delta/Cyclic混合架构ADC,由一阶Sigma-Delta ADC量化高位数字码,再由Cyclic ADC量化低位数字码,相比于仅采用一阶Sigma-Delta ADC量化的结构,在同等精度下至少可节省50%的转换时间.仿真结果表明,在2.5 V电源和50 kHz的时钟输入下,温度传感器在30 ms的转换时间内可实现16 bit的测温结果,在-45~125℃的温度范围内能达到最大±0.3℃的测温误差和4 m℃的测温分辨率. 展开更多
关键词 温度传感器 双极型晶体管 Sigma-Delta/Cyclic ADC
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IGBT相变冷板的设计和数值模拟
3
作者 潘子升 周俊屹 +1 位作者 余时帆 胡桂林 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期506-513,531,共9页
针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了... 针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了R1233zd、R1234ze、R134a三种相变制冷剂在单片IGBT微通道沸腾相变散热器中的散热性能;在单片的基础上进行了多片IGBT串联、并联、串并联三种不同流道设计的微通道沸腾相变散热器性能的数值模拟研究。研究结果表明,R134a在6 L/min流速工况下,较其他两种相变制冷剂散热性能更优;串联流道比并联和串并联流道芯片温升低34.5%,其整体温升低于60℃。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 散热器 数值模拟 制冷剂 流体体积(VOF)模型
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面向器件状态辨识的时域反射信号方法研究
4
作者 成庶 游歆雨 +2 位作者 刘畅 袁炜钰 吕壮壮 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2758-2768,共11页
为解决在进行电力电子器件故障状态辨识时因受原系统工作信号影响导致实时性、准确性和成本不理想的问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法进行电力电子器件故障状态辨识的方法。由于电力电子器件在发生故障时其阻抗会发生变化,信号在遇... 为解决在进行电力电子器件故障状态辨识时因受原系统工作信号影响导致实时性、准确性和成本不理想的问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法进行电力电子器件故障状态辨识的方法。由于电力电子器件在发生故障时其阻抗会发生变化,信号在遇到阻抗不匹配点时会发生反射,通过提取反射信号的特征可以对故障点的类型和位置进行分析。首先,根据反射信号传输特性构建基于扩展频谱时域反射法进行状态辨识的平台模型,并以IGBT为例,通过其阻抗特性和内部结构论证了利用该方法进行IGBT故障状态辨识的可行性。然后用Simulink搭建平台仿真模型,完成对器件的阻抗辨识,进而搭建硬件平台,包括高频信号的调制、发射电路和反射信号捕获电路,实现对反射特征的采集和预处理,对测试信号和反射信号进行相关运算,从相关波形中提取阻抗特征信息。平台实现了对电阻的阻抗值辨识,并对正常IGBT和短路IGBT进行测试,辨识出2种工况的IGBT在有触发信号和无触发信号状态时分别呈现出的阻抗特性。实验结果表明:相较于传统的基于侵入式信号的电力电子器件故障检测方法,该方法所采用的测试信号由于其高频的特性不会对原系统工作信号造成干扰,并且具有很强的抗干扰能力。研究结果可以为IGBT的健康状态评估和检修策略提供参考。 展开更多
关键词 绝缘栅双极性晶体管 扩展频谱时域反射法 相关运算分析 特征阻抗辨识 器件故障状态辨识
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牵引变流器IGBT失效特性与寿命预测方法研究 被引量：1
5
作者 刘海涛 刘兴平 +2 位作者 康力璇 刘文业 向超群 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期113-123,共11页
IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的... IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的IGBT样本进行分析明确其失效模式,并模拟现场工况条件进行牵引变流器组件级加速寿命试验,建立了IGBT寿命模型;然后提出一种牵引变流器在线式损耗、结温计算模型,通过实时采集牵引变流器在线路上运行时的工况及电气数据,在线计算得出IGBT的损耗、结温,利用在线式雨流计数对其热应力进行统计,通过寿命模型对IGBT的预期使用寿命进行评估;最后搭建了牵引变流器IGBT寿命预测装置,在实际运营的线路上进行了工程化应用验证。所提方法计算过程便捷、高效,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 牵引变流器 IGBT 失效 可靠性 损耗 结温 寿命预测
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基于SVMD-BKA-Transformer的IGBT寿命预测模型 被引量：1
6
作者 邓阳 柴琳 汪亮 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期698-706,共9页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取相关参数数据并进行处理;利用逐次变分模态分解(SVMD)技术将退化特征数据分解为多个模态。其次,构建Transformer模型,并采用黑翅鸢算法(BKA)寻找其最优超参数以提升预测精度。最后,通过实际IGBT退化特征数据对所提模型进行性能验证。实验结果表明,SVMD-BKA-Transformer模型提升了预测精度:决定系数(R^(2))达到0.9583,平均绝对误差(MAE)降至0.0295 V,均方根误差(RMSE)减小至0.0365 V,性能优于对比模型。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 寿命预测 模态分解 黑翅鸢算法(BKA) TRANSFORMER
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基于退化相似性的变应力工况下IGBT寿命预测方法
7
作者 仇志杰 郑丹 +1 位作者 范涛 温旭辉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第2期105-115,共11页
为了实现动态变化工况下绝缘栅双极晶体管(IGBT)特定个体的实时可更新寿命预测,提出一种解析寿命模型与基于相似性的数据驱动模型融合的变应力工况剩余使用寿命预测方法。首先,通过恒定应力功率循环试验建立器件的一维解析寿命模型,基... 为了实现动态变化工况下绝缘栅双极晶体管(IGBT)特定个体的实时可更新寿命预测,提出一种解析寿命模型与基于相似性的数据驱动模型融合的变应力工况剩余使用寿命预测方法。首先,通过恒定应力功率循环试验建立器件的一维解析寿命模型,基于解析寿命模型实现了不同应力工况下的损伤等效。随后,基于退化相似性实现了对特定个体退化轨迹的剩余寿命预测,并采用灰狼优化算法(GWO)对退化相似性模型参数进行优化。最终,通过一组变应力加速试验验证所提方法的有效性。结果表明,该方法能够实现变应力工况下基于器件个体退化状态的寿命预测,与现有解析寿命模型方法相比,显著提高了预测的准确性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 寿命预测 解析寿命模型 退化相似性 灰狼优化算法 变应力工况
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考虑三维横向热传导的光储微网系统接口变换器IGBT结温计算方法
8
作者 徐洋 肖迁 +3 位作者 贾宏杰 金昱 穆云飞 陆文标 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第10期1533-1545,I0015,I0016,共15页
在光储微网系统中,光储单元接口变换器的输出功率及散热条件常处于变化状态,而现有的绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温计算方法难以评估该类变化对IGBT模块热扩散角的影响,导致结温计算精度受限,给系统热管理带来巨大挑战.针对该问题,提出一... 在光储微网系统中,光储单元接口变换器的输出功率及散热条件常处于变化状态,而现有的绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温计算方法难以评估该类变化对IGBT模块热扩散角的影响,导致结温计算精度受限,给系统热管理带来巨大挑战.针对该问题,提出一种考虑三维横向热传导的光储微网系统接口变换器IGBT结温计算方法.首先,在光储微网系统环境下,考虑多芯片间热耦合作用,建立功率器件物理热模型;然后,根据所建物理模型,进一步提出一种考虑三维横向热传导的结温计算方法,构建考虑三维横向热传导的热网络模型,有效提升了当前状态热参数及功率模块热扩散角的计算精度;最后,在针翅型散热器结构中通过有限元分析验证所提模型的准确性.仿真结果表明:与多种结温计算方法相比,所提方法在稳态和功率突变工况下结温计算误差均最小,分别约为3.11%和3.65%;相较于忽略热扩散角(α=0)的计算方法,精度分别提升11.53%和61.93%.不同散热条件下,所提方法仍能保持较高的结温精度,且误差最小. 展开更多
关键词 光储微网系统 绝缘栅双极晶体管模块 结温计算 三维横向热传导 有限元分析
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面积对垂直NPN结构探测器直流X射线响应特性的影响
9
作者 王晶 欧阳晓平 +4 位作者 陈亮 王方宝 张雁霞 田耕 刘森 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期58-63,共6页
设计并制造了三种不同面积的双端SiC基NPN结构辐射探测器,并对其直流X射线响应特性进行了实验评估。实验结果表明,这些探测器在外加偏置电压和光伏电压的共同作用下工作,并存在四个拐点电压,将I-V特性曲线分为五个阶段。相比之下,在相... 设计并制造了三种不同面积的双端SiC基NPN结构辐射探测器,并对其直流X射线响应特性进行了实验评估。实验结果表明,这些探测器在外加偏置电压和光伏电压的共同作用下工作,并存在四个拐点电压,将I-V特性曲线分为五个阶段。相比之下,在相同的直流X射线照射条件下,面积较大的探测器能够吸收更多X射线能量,从而产生更强的输出信号。面积较小的探测器在I-V特性曲线上显示出更高的拐点电压,表现出更强的耐压能力。此外,探测器的响应时间与其面积大小密切相关,面积越大,开关下降时间越长,1 cm×1 cm探测器比0.25 cm×0.25 cm探测器的90%~10%下降时间要多约12.2 ms。这些发现强调了在辐射探测器设计中考虑面积的重要性,并指出了优化这一参数以提高探测器性能的必要性。 展开更多
关键词 X射线探测器 面积的影响 碳化硅探测器 双极型晶体管探测器 半导体辐射探测器
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4H-SiC双极型光电晶体管电子束辐照效应
10
作者 叶思恩 黄丹阳 +2 位作者 付祥和 赵小龙 贺永宁 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第5期29-35,共7页
当光电晶体管偏置在5 V下,辐照前,其暗电流约为58 nA,对365 nm紫外光的响应度约为31 A/W;器件经过10 MeV电子束辐照后,暗电流的数量级下降到10-11 A,响应度下降到原来的1/8左右。辐照后,器件的响应度受偏置电压的影响明显,随着偏置电压... 当光电晶体管偏置在5 V下,辐照前,其暗电流约为58 nA,对365 nm紫外光的响应度约为31 A/W;器件经过10 MeV电子束辐照后,暗电流的数量级下降到10-11 A,响应度下降到原来的1/8左右。辐照后,器件的响应度受偏置电压的影响明显,随着偏置电压的减小而下降,当光电晶体管偏置在3 V下,响应度下降到2.25 A/W。电子束辐照还会影响紫外探测器的开关响应,使响应的总时间变长。结合光电晶体管工作时的电路模型,电子束辐照后引起光产生电流减小、晶体管增益下降和串联电阻增大是引起光电探测器紫外响应性能退化的主要原因。 展开更多
关键词 4H-SiC探测器 双极型晶体管 电子束辐照 响应电流 紫外探测
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焊接和压接型IGBT的劣化机理与状态检测综述
11
作者 何赟泽 李祺颖 +8 位作者 张超峰 常珊 康文 耿学锋 唐龙海 平阳 张杰 何洪英 李佐胜 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第19期7721-7742,I0046,共23页
绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是柔性直流输电技术的核心电能变换部件,其可靠性对于柔性直流输电系统安全稳定运行至关重要。基于传感器技术的IGBT器件状态检测方法,可以提高IGBT的运行可靠性,降低器件失... 绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是柔性直流输电技术的核心电能变换部件,其可靠性对于柔性直流输电系统安全稳定运行至关重要。基于传感器技术的IGBT器件状态检测方法,可以提高IGBT的运行可靠性,降低器件失效故障带来的经济损失。首先,探讨焊接型IGBT和压接型IGBT的劣化机理和主要故障模式异同点;然后,根据IGBT的不同封装形式,分别从嵌入式检测和非接触式检测两个方面详细综述基于温度、电流、应力波和应力应变等物理量的IGBT状态检测方法研究现状;基于研究现状,对现有研究的难点与不足进行总结,并展望IGBT器件状态检测技术的未来研究方向。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 状态检测 检测技术 劣化机理 应力
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新能源汽车IGBT功率模块热管理的数值模拟
12
作者 高紫涵 程豫洲 +2 位作者 王学合 罗坤 樊建人 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第10期2014-2022,共9页
为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型... 为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型,数值模拟值与实验值的相对误差为3.7%.对影响IGBT功率模块散热性能的主要因素(包括基板陶瓷材料、冷却液流量和针肋结构)进行分析,确定对流换热热阻和陶瓷层热阻是影响芯片热阻的主要因素.通过代理模型构建与多目标优化对750V/820AH-BoostIGBT功率模块进行设计优化,优化后的功率模块芯片热阻降低了21.1%,压降减少了39.3%,模块质量减轻了6.1%. 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 热管理 流热固耦合 数值模拟 设计优化
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一款基于SiGe工艺的宽带射频驱动放大器
13
作者 张斌 蒋颖丹 +4 位作者 权帅超 汪柏康 孙莎莎 秦战明 孙文俊 《现代电子技术》 北大核心 2025年第2期14-20,共7页
为了降低温漂效应对放大器的影响,通过理论分析,设计了一款集成有温度补偿直流偏置网络的宽带射频驱动放大器。为了提高增益和输出功率,电路采用两级差分共射-共基极(cascode)结构,输出端口集成了一款结构新颖的差分转单端Marchand巴伦... 为了降低温漂效应对放大器的影响,通过理论分析,设计了一款集成有温度补偿直流偏置网络的宽带射频驱动放大器。为了提高增益和输出功率,电路采用两级差分共射-共基极(cascode)结构,输出端口集成了一款结构新颖的差分转单端Marchand巴伦,同时基于0.18μm SiGe BiCMOS高性能异质结双极晶体管工艺进行设计。电磁仿真结果显示,在8~16 GHz的频带范围内,放大器的增益>26 dB,输出1 dB功率压缩点≥10 dBm,饱和输出功率≥13 dBm,端口回波损耗≤-10 dB,-40~125℃范围内同频点增益浮动≤1.5 dB。所设计的驱动放大器电路性能稳定,2.8 V电源工作电流为45 mA,尺寸仅为0.50 mm×0.58 mm,实现了SiGe放大器高性能、小型化的设计要求。 展开更多
关键词 驱动放大器 宽带射频 SIGE工艺 温度补偿 共射-共基极(cascode)结构 Marchand巴伦 异质结双极晶体管
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基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法 被引量：1
14
作者 胡震 崔曼 +1 位作者 吴晓华 施涛 《电工技术学报》 北大核心 2025年第2期452-462,共11页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGB... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGBT模块健康状态的在线监测是提升功率器件可靠性、实现能量转换系统安全高效运行的重要保障。该文提出一种基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法,实现IGBT键合线和焊料层热疲劳损伤的在线监测和诊断,避免IGBT模块因热损伤累积超过安全阈值而突发失效,提升能量转换系统的可靠性。首先,考虑焊料层老化对模块内部热流路径的影响而引起基板空间多点位温度分布的改变,建立基于基板多点位温度差异度(T_(P))的焊料层疲劳老化在线监测模型,通过离线加速老化测试方法建立▽T_(P)和芯片至基板热阻抗(Z_(JC))的数据库,在应用中通过▽T_(P)调用(Z_(JC))实现焊料层健康状态的在线诊断;其次,建立IGBT混合老化模式下器件通态功率损耗的计算模型,提出基于通态损耗的集-射通态电压(V_(ce-on))的逆向计算方法,基于更新的Z_(JC)值计算芯片结温(T_(J)),将集电极电流I_(C)和T_(J)输入健康IGBT模块的I_(C)-T_(J)-V_(ce-on)数据库中调用当前结温下的V_(ce-on,data),消除焊料层老化引起的结温上升对V_(ce-on)的影响,基于V_(ce-on)和V_(ce-on,data)的偏差对键合线老化状态做出诊断。仿真和实验结果表明所提方法的有效性,在实验环境下诊断误差约为3%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 在线监测 可靠性能 健康状态
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基于结温免疫电参数组合的IGBT模块键合线老化监测方法
15
作者 范合畅 杜明星 《太阳能学报》 北大核心 2025年第11期244-250,共7页
提出一种基于结温免疫电参数组合的绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块内部键合线老化监测方法。研究IGBT模块的阈值电压、跨导、键合线老化和结温之间的关系。IGBT模块跨导包含有关键合线老化状态和结温变化的信息。阈值电压作为估算结温的最... 提出一种基于结温免疫电参数组合的绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块内部键合线老化监测方法。研究IGBT模块的阈值电压、跨导、键合线老化和结温之间的关系。IGBT模块跨导包含有关键合线老化状态和结温变化的信息。阈值电压作为估算结温的最佳参数之一,在测量时间较短、键合线断裂未引起明显结温差时,无法评估键合线老化状态。利用模块跨导和阈值电压之间键合线老化表征的差异,可消除实际应用工况下多因素造成的温升差对键合线老化状态监测的影响。 展开更多
关键词 逆变器 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 跨导 阈值电压 键合线老化 结温免疫电参数组合
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重离子导致的SOI SiGe HBT的SET效应数值模拟研究
16
作者 李府唐 郭刚 +4 位作者 张峥 孙浩瀚 刘翠翠 史慧琳 欧阳晓平 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期714-722,共9页
锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有优异的低温性能以及抗总剂量效应和位移损伤的能力,但是其对单粒子效应(SEE)较敏感。利用计算机辅助设计技术(TCAD)构建了SiGe HBT模型,研究了衬底类型、重离子入射位置、器件温度和重离子线性能量转... 锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有优异的低温性能以及抗总剂量效应和位移损伤的能力,但是其对单粒子效应(SEE)较敏感。利用计算机辅助设计技术(TCAD)构建了SiGe HBT模型,研究了衬底类型、重离子入射位置、器件温度和重离子线性能量转移(LET)值对SiGe HBT单粒子瞬态(SET)效应的影响。研究结果表明,集电极/衬底结及其附近是器件的SET效应敏感区域,绝缘体上硅(SOI)工艺的引入有助于提高SiGe HBT的抗SEE能力。此外,载流子迁移率与自由载流子浓度是影响器件SET温度依赖性的最主要因素,随着温度进一步降低至极端低温,杂质不完全电离的影响也愈发凸显。随着LET值升高,SOI SiGe HBT的SET效应显著增强。尤其在低温与高LET耦合作用下,器件的SET电流峰值和电荷收集量远超在其他辐照条件下的。 展开更多
关键词 锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT) 绝缘体上硅(SOI)工艺 单粒子瞬态(SET) 单粒子效应(SEE) 计算机辅助设计技术(TCAD)
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面向典型任务剖面的电力电子化配电网器件-设备-系统多层级供电可靠性评估策略
17
作者 高远 洪芦诚 +2 位作者 周爱华 章兴睿 徐超 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第S1期96-112,共17页
电力电子器件接入加剧了配电网故障演化的不确定性,而传统供电可靠性评估难以表征电力电子器件的退化失效行为,造成系统可靠性评估结果存在偏差。为此,该文提出面向典型任务剖面的电力电子化配电网器件-设备-系统多层级供电可靠性评估... 电力电子器件接入加剧了配电网故障演化的不确定性,而传统供电可靠性评估难以表征电力电子器件的退化失效行为,造成系统可靠性评估结果存在偏差。为此,该文提出面向典型任务剖面的电力电子化配电网器件-设备-系统多层级供电可靠性评估策略。首先,提出基于数据-物理融合驱动的绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)寿命损伤评估方法,采用FFT-Light GBM方法计算IGBT结温,利用IGBT解析寿命模型计算IGBT寿命损伤,显著提升IGBT寿命损伤计算效率和精度;其次,提出计及任务剖面不确定性的IGBT可靠性计算方法,采用改进生成对抗网络(wasserstein generative adversarial network with gradient penalty,WGAN-GP)算法刻画任务剖面的不确定性,降低任务剖面不确定性对IGBT可靠性指标计算影响;然后,构建电力电子化配电网器件-设备-系统多层级供电可靠性评估框架,实现从微观器件可靠性建模到宏观系统供电可靠性指标量化的贯通分析;最后,通过IEEE RTBS BUS6 F4配电系统验证了所提策略在电力电子化配电网供电可靠性精准评估的有效性。 展开更多
关键词 配电网 供电可靠性 数据-物理融合驱动 绝缘栅双极晶体管可靠性 任务剖面 改进生成对抗网算法
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故障电压诱发的功率模块温升规律
18
作者 刘玮琳 霍思佳 +2 位作者 乐应波 杨程 崔昊杨 《半导体技术》 北大核心 2025年第4期407-416,共10页
故障电压引发的功率畸变诱发绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温瞬变,但此过程的普遍规律、关联机制尚未明确,限制了故障电压穿越期变流器中IGBT热管理策略的针对性与有效性。通过模拟多种电压故障场景,探究了故障电压诱发的机网两侧变流器功... 故障电压引发的功率畸变诱发绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温瞬变,但此过程的普遍规律、关联机制尚未明确,限制了故障电压穿越期变流器中IGBT热管理策略的针对性与有效性。通过模拟多种电压故障场景,探究了故障电压诱发的机网两侧变流器功率模块温升规律,梳理了故障电压条件下IGBT结温演化过程,明确了故障电压与IGBT结温的关联机制。研究结果表明,结温峰值与电压跌落程度呈显著正相关,电压骤降引发转子电流剧增,导致功率损耗迅速累积,且结温对电压及电流的变化具有动态敏感性。电压故障时,机侧与网侧IGBT结温响应差异明显,机侧因直接承担励磁控制及高电流负荷,结温大幅上升,而网侧变化相对平缓。深化了对IGBT瞬态热行为机理的理解,为优化热管理策略提供参考。 展开更多
关键词 故障电压穿越 变流器 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 功率畸变 结温
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一种低附加相位噪声的放大器设计
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作者 王增双 张加程 +1 位作者 朱大成 耿栋 《微波学报》 北大核心 2025年第4期67-70,76,共5页
文中设计了一款低附加相位噪声的达林顿放大器。文中首先介绍了放大器的噪声系数和附加相位噪声的基本概念,然后通过公式推导的方式阐述了两者的关系,最后通过工艺选择、电路优化等方面来降低放大器的附加相位噪声。该放大器采用GaAs异... 文中设计了一款低附加相位噪声的达林顿放大器。文中首先介绍了放大器的噪声系数和附加相位噪声的基本概念,然后通过公式推导的方式阐述了两者的关系,最后通过工艺选择、电路优化等方面来降低放大器的附加相位噪声。该放大器采用GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺进行了设计仿真和流片,芯片尺寸为0.6 mm×0.6 mm×0.1 mm。测试结果表明,在电源电压为+5 V条件下,该放大器电流为60 mA,工作频率为0.01 GHz~2.00 GHz,P1 dB为19 dBm,噪声系数为2.7 dB,工作频率100 MHz时的附加相位噪声为-162 dBc/Hz@1 kHz、-170 dBc/Hz@10 kHz、-172 dBc/Hz@100 kHz。 展开更多
关键词 附加相位噪声 达林顿放大器 噪声系数 GaAs异质结双极晶体管工艺
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基于金刚石复合基板的压接式IGBT器件热特性与老化特性
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作者 童颜 莫申扬 +2 位作者 刘克明 骆健 邓二平 《半导体技术》 北大核心 2025年第10期1078-1084,1092,共8页
为满足基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)柔性输电设备对绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件散热与可靠性的严苛要求,提出了基于铝/金刚石和铜/金刚石复合金属基板的压接式IGBT封装设计。通过对比焊接式与压接式IGBT的热阻模型,揭示了基板... 为满足基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)柔性输电设备对绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件散热与可靠性的严苛要求,提出了基于铝/金刚石和铜/金刚石复合金属基板的压接式IGBT封装设计。通过对比焊接式与压接式IGBT的热阻模型,揭示了基板热阻在结-壳热阻中的占比。经稳态及瞬态热阻抗分析表明,金刚石基板凭借高热导率和高热容特性,可显著提高结温控制能力。仿真结果表明,采用金刚石基板的器件与传统钼铜基板相比,其结温降幅最大可达18℃,热稳态响应时间显著延长。通过20000次功率循环老化试验验证,金刚石基板封装IGBT的结-壳热阻及静态参数稳定性良好,其近似硅的热膨胀系数(CTE)具备优异的热机械可靠性。金刚石复合金属基板可有效提升压接式IGBT的结温控制能力,为高压大功率器件封装提供了可靠的解决方案。 展开更多
关键词 压接式绝缘栅双极晶体管(IGBT) 结温控制 基板 铝/金刚石 铜/金刚石 功率循环
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