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基于POD热网络模型的SiC MOSFET浪涌安全工作区评估
1
作者
赵耀
刘征
+2 位作者
王志强
王进君
李国锋
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第15期6080-6091,I0027,共13页
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)在实际运行中通常会面临浪涌极端工况,导致器件失效。浪涌安全工作区(safe operating area,SOA)是衡量其可靠性...
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)在实际运行中通常会面临浪涌极端工况,导致器件失效。浪涌安全工作区(safe operating area,SOA)是衡量其可靠性的重要指标。目前浪涌SOA的评估需要多次破坏性实验,成本高昂。为此,提出一种SiC MOSFET器件浪涌SOA的低成本评估方法。首先,建立SiC MOSFET温度计算有限元模型,利用特征正交分解算法降低有限元模型阶数形成降阶模型,并基于降阶模型建立SiC MOSFET器件的热网络模型,同时考虑器件温度对热网络模型参数的非线性影响;其次,建立SiC MOSFET体二极管的电路模型,与热网络模型关联形成电热耦合模型;之后,基于电热耦合模型构造不同浪涌工况与SiC MOSFET器件温度的数据集,并引入Kriging代理模型揭示工况与器件温度的映射关系,实现SiC MOSFET器件浪涌SOA的快速评估;最后,通过破坏性测试验证所提浪涌SOA评估方法的有效性。
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关键词
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管
浪涌
极端工况
热网络
安全工作区
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职称材料
基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路
被引量:
8
2
作者
黄先进
李鑫
+2 位作者
刘宜鑫
王风川
高冠刚
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第12期2535-2547,共13页
在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率IGBT模块是变流器的核心器件,而驱动电路是影响IGBT模块及其组成的变流系统运行可靠性的关键因素。已有研究表明,对于IGBT模块的突发故障与老化失效,通过驱动电路进行状态监测与保护是目前能...
在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率IGBT模块是变流器的核心器件,而驱动电路是影响IGBT模块及其组成的变流系统运行可靠性的关键因素。已有研究表明,对于IGBT模块的突发故障与老化失效,通过驱动电路进行状态监测与保护是目前能够对其实现故障诊断最快的方法。因此,该文提出一种基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路。首先,建立IGBT模块等效电路模型,分析模块内部寄生参数对饱和导通压降V_(ce(sat))、短路电流I_(sc)、开通延迟时间t_(don)及门极峰值电流I_(gpeak)等状态参数的影响,利用其在不同老化程度下的变化范围构建IGBT模块的全寿命安全工作区,为量化电压设定提供依据。其次,以V_(ce(sat))与t_(don)作为采集对象,设定特定阈值,对检测信号进行量化,根据比较电路的逻辑输出实时监测并辨别短路故障与老化程度,从而保护IGBT模块。最后,利用Pspice进行仿真分析,验证了该方法的正确性与可行性。
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关键词
状态监测
量化电压
全寿命安全工作区
驱动电路
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职称材料
功率NLDMOS电学安全工作区的版图设计优化
被引量:
1
3
作者
陈轶群
陈佳旅
蒲贤勇
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019年第8期623-627,658,共6页
在不调整制备工艺、不增加工艺成本条件下,研究了管芯版图优化对功率n型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)电学安全工作区(E-SOA)的影响。通过研究p^+带嵌入方式、p^+图形形状、p^+分布密度、阵列单元栅宽及总栅数、金属引线方式等进行...
在不调整制备工艺、不增加工艺成本条件下,研究了管芯版图优化对功率n型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)电学安全工作区(E-SOA)的影响。通过研究p^+带嵌入方式、p^+图形形状、p^+分布密度、阵列单元栅宽及总栅数、金属引线方式等进行了版图设计优化和流片。管芯传输线脉冲(TLP)E-SOA测试结果表明,优化后的版图使NLDMOS在5 V工作电压下TLP E-SOA提升约30%,金属引线的加宽和叠加使NLDMOS的开态电流提升约7%。带状紧凑型p^+带且双栅极嵌入的优化版图设计能更好地稳定硅衬底电位,抑制寄生三极管的开启,增大E-SOA,提高器件可靠性。因此,版图设计优化对提升功率NLDMOS的性能和可靠性具有实际意义。
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关键词
功率管
n型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)
版图设计
电学安全工作区(E-
soa
)
传输线脉冲(TLP)
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职称材料
题名
基于POD热网络模型的SiC MOSFET浪涌安全工作区评估
1
作者
赵耀
刘征
王志强
王进君
李国锋
机构
大连理工大学电气工程学院
出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第15期6080-6091,I0027,共13页
基金
国家自然科学基金项目(青年科学基金项目)(51907016)。
文摘
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)在实际运行中通常会面临浪涌极端工况,导致器件失效。浪涌安全工作区(safe operating area,SOA)是衡量其可靠性的重要指标。目前浪涌SOA的评估需要多次破坏性实验,成本高昂。为此,提出一种SiC MOSFET器件浪涌SOA的低成本评估方法。首先,建立SiC MOSFET温度计算有限元模型,利用特征正交分解算法降低有限元模型阶数形成降阶模型,并基于降阶模型建立SiC MOSFET器件的热网络模型,同时考虑器件温度对热网络模型参数的非线性影响;其次,建立SiC MOSFET体二极管的电路模型,与热网络模型关联形成电热耦合模型;之后,基于电热耦合模型构造不同浪涌工况与SiC MOSFET器件温度的数据集,并引入Kriging代理模型揭示工况与器件温度的映射关系,实现SiC MOSFET器件浪涌SOA的快速评估;最后,通过破坏性测试验证所提浪涌SOA评估方法的有效性。
关键词
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管
浪涌
极端工况
热网络
安全工作区
Keywords
silicon carbide metal-oxide-semiconductor field effect transistor(SiC MOSFET)
surge
extreme
conditions
thermal network
safe
operating
area
(
soa
)
conditions
thermal network
safe
operating
area
(
soa
)
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路
被引量:
8
2
作者
黄先进
李鑫
刘宜鑫
王风川
高冠刚
机构
北京交通大学电气工程学院
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第12期2535-2547,共13页
基金
中央高校基本科研业务费资助项目(2019JBM063)。
文摘
在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率IGBT模块是变流器的核心器件,而驱动电路是影响IGBT模块及其组成的变流系统运行可靠性的关键因素。已有研究表明,对于IGBT模块的突发故障与老化失效,通过驱动电路进行状态监测与保护是目前能够对其实现故障诊断最快的方法。因此,该文提出一种基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路。首先,建立IGBT模块等效电路模型,分析模块内部寄生参数对饱和导通压降V_(ce(sat))、短路电流I_(sc)、开通延迟时间t_(don)及门极峰值电流I_(gpeak)等状态参数的影响,利用其在不同老化程度下的变化范围构建IGBT模块的全寿命安全工作区,为量化电压设定提供依据。其次,以V_(ce(sat))与t_(don)作为采集对象,设定特定阈值,对检测信号进行量化,根据比较电路的逻辑输出实时监测并辨别短路故障与老化程度,从而保护IGBT模块。最后,利用Pspice进行仿真分析,验证了该方法的正确性与可行性。
关键词
状态监测
量化电压
全寿命安全工作区
驱动电路
Keywords
Condition monitoring
quantized voltage
life cycle
safe
operating
area
gate driver
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
功率NLDMOS电学安全工作区的版图设计优化
被引量:
1
3
作者
陈轶群
陈佳旅
蒲贤勇
机构
中芯国际集成电路制造有限公司
出处
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019年第8期623-627,658,共6页
文摘
在不调整制备工艺、不增加工艺成本条件下,研究了管芯版图优化对功率n型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)电学安全工作区(E-SOA)的影响。通过研究p^+带嵌入方式、p^+图形形状、p^+分布密度、阵列单元栅宽及总栅数、金属引线方式等进行了版图设计优化和流片。管芯传输线脉冲(TLP)E-SOA测试结果表明,优化后的版图使NLDMOS在5 V工作电压下TLP E-SOA提升约30%,金属引线的加宽和叠加使NLDMOS的开态电流提升约7%。带状紧凑型p^+带且双栅极嵌入的优化版图设计能更好地稳定硅衬底电位,抑制寄生三极管的开启,增大E-SOA,提高器件可靠性。因此,版图设计优化对提升功率NLDMOS的性能和可靠性具有实际意义。
关键词
功率管
n型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)
版图设计
电学安全工作区(E-
soa
)
传输线脉冲(TLP)
Keywords
power transistor
n-type laterally diffused metal oxide semiconductor(NLDMOS)
layout design
electrical
safe
operating
area
(E-
soa
)
transmission line pulse(TLP)
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于POD热网络模型的SiC MOSFET浪涌安全工作区评估
赵耀
刘征
王志强
王进君
李国锋
《中国电机工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路
黄先进
李鑫
刘宜鑫
王风川
高冠刚
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
功率NLDMOS电学安全工作区的版图设计优化
陈轶群
陈佳旅
蒲贤勇
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019
1
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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