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碳化硅MOSFET的单粒子漏电退化研究
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作者 徐倩 马瑶 +6 位作者 黄文德 杨诺雅 王键 龚敏 李芸 黄铭敏 杨治美 《电子与封装》 2025年第11期75-81,共7页
通过重离子辐照实验,系统研究SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的单粒子漏电退化规律,并探讨潜在损伤对栅极可靠性的影响。采用光诱导电阻变化(OBIRCH)、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)等检测技术,对受单粒子潜在损伤... 通过重离子辐照实验,系统研究SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的单粒子漏电退化规律,并探讨潜在损伤对栅极可靠性的影响。采用光诱导电阻变化(OBIRCH)、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)等检测技术,对受单粒子潜在损伤影响的器件内部结构变化进行表征。结合宏观电学特性与微观结构变化,阐明SiC MOSFET单粒子漏电退化的机制。研究结果为提升SiC MOSFET在复杂辐照环境下的可靠性提供理论依据。 展开更多
关键词 SIC mosfet 单粒子效应 漏电退化 潜在损伤
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一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构
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作者 谭会生 刘帅 戴小平 《半导体技术》 北大核心 2025年第11期1114-1121,1127,共9页
为了提升SiC MOSFET的综合性能,提出了一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构,并进行了工艺仿真和器件特性仿真。新结构的阶梯栅极既能通过多导通沟道机制和扩宽p阱间距来减小比导通电阻,又能通过上、下方的p阱来缓解器件正向阻断时在栅... 为了提升SiC MOSFET的综合性能,提出了一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构,并进行了工艺仿真和器件特性仿真。新结构的阶梯栅极既能通过多导通沟道机制和扩宽p阱间距来减小比导通电阻,又能通过上、下方的p阱来缓解器件正向阻断时在栅氧拐角聚集的高电场;同时其分离栅结构和栅极下方的p阱能有效减小栅漏电容,削弱密勒效应,进而减小器件的开关延迟和损耗。仿真结果表明,相比平面栅SiC MOSFET和双沟槽SiC MOSFET,新型器件的巴利加优值(BFOM)分别提升了9.89%和19.60%,栅氧电场强度分别降低了37.69%和38.79%,栅漏电容分别降低了44.6%和66%,栅漏电荷分别降低了28.8%和66.7%,栅极电荷分别降低了7.7%和29.4%,其具有较好的综合性能。 展开更多
关键词 SiC mosfet 阶梯栅极 巴利加优值(BFOM) 静态特性 动态特性
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一种新型P-shield区自钳位的低比导通电阻SiC MOSFET器件
3
作者 孔谋夫 赵亮 +2 位作者 艾昭宇 程泽俞 邓鸿飞 《微电子学》 北大核心 2025年第1期140-146,共7页
提出了一种采用自偏置PMOS钳位栅极沟槽底部P-shield区的新型沟槽型SiC功率MOSFET器件。提出器件集成的PMOS以沟槽底部P-shield区为源极、P+源区为漏极及沟槽内填充金属为栅极,且该PMOS的栅极与漏极短接。利用该PMOS的钳位作用,实现对... 提出了一种采用自偏置PMOS钳位栅极沟槽底部P-shield区的新型沟槽型SiC功率MOSFET器件。提出器件集成的PMOS以沟槽底部P-shield区为源极、P+源区为漏极及沟槽内填充金属为栅极,且该PMOS的栅极与漏极短接。利用该PMOS的钳位作用,实现对栅极沟槽底部的P-shield区电位的调控。当器件导通时,PMOS截止,P-shield区浮空,从而改善SiC MOSFET的沟道区的JFET效应,降低器件的比导通电阻;当器件处于阻断耐压状态时,自钳位PMOS导通,使得P-shield区的电位得到钳制,从而增强P-shield区对栅氧化层的电场屏蔽作用,提高器件的可靠性。仿真结果表明,该提出器件的击穿电压(BV)为1 430 V,比导通电阻(R_(on,sp))为1.70 mΩ·cm^(2);提出器件与传统器件相比耐压相近,R_(on,sp)获得改善,栅漏电荷和高频优值分别提升超过14.3%和20%,同时该器件具有比传统器件更低的栅氧电场。 展开更多
关键词 SiC Trench mosfet 击穿电压 比导通电阻 栅氧电场
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基于栅极振荡电流的SiC MOSFET栅氧老化监测及并联失效预警
4
作者 陈伟铭 陈石川 +4 位作者 范元亮 李泽文 田鑫 陈璐瑶 鞠建永 《中国测试》 北大核心 2025年第S1期281-288,共8页
提出了一种可以实时在线监测SiC MOSFET栅氧老化状态的简便方法,可对并联SiC MOSFET器件老化导致的不均流问题进行监测和预防。本研究采用分段解析方法,深入探究了SiC MOSFET开关瞬态响应特性,并推导出栅极导通瞬态过程的高频等效电路... 提出了一种可以实时在线监测SiC MOSFET栅氧老化状态的简便方法,可对并联SiC MOSFET器件老化导致的不均流问题进行监测和预防。本研究采用分段解析方法,深入探究了SiC MOSFET开关瞬态响应特性,并推导出栅极导通瞬态过程的高频等效电路模型。利用该模型,重点剖析了栅氧化层退化对开通振荡电流形成的关键影响,揭示了二者间的因果关联。所得结论为实施SiC MOSFET栅氧老化在线状态监测提供了坚实的理论支撑。随后,通过实验验证了该参数可实现并联SiC MOSFET器件老化不均流问题的在线检测,对后续并联电路参数设计、并联驱动电路设计、在线状态检测等具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 并联SiC mosfet 栅氧老化 在线检测 栅极振荡 mosfet并联均流
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基于同步辐射的SGT MOSFET失效无损检测技术 被引量:1
5
作者 万荣桂 郑理 +3 位作者 王丁 周学通 沈玲燕 程新红 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期181-186,共6页
屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT MOSFET)在应用中,鉴于电路中存在寄生电感或感性负载,该器件极易受非箝位电感开关(UIS)应力的影响,可能导致器件烧毁失效。采用X射线衍射形貌(XRT)技术对SGT MOSFET雪崩失效后的X射线衍射图像进行研究。在不损... 屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT MOSFET)在应用中,鉴于电路中存在寄生电感或感性负载,该器件极易受非箝位电感开关(UIS)应力的影响,可能导致器件烧毁失效。采用X射线衍射形貌(XRT)技术对SGT MOSFET雪崩失效后的X射线衍射图像进行研究。在不损坏器件的前提下,将烧毁点定位在元胞区域的漂移区。采用开盖检测方式验证了烧毁点位置的准确性,并且通过扫描电子显微镜(SEM)表征烧毁点的微观形貌。最后,通过仿真软件模拟芯片表面的三维图形,并利用TCAD仿真揭示了UIS的失效机理,即电流集中所产生的高温致使漂移区的硅融化。失效机理与实验结果相吻合。 展开更多
关键词 屏蔽栅沟槽型功率mosfet 雪崩失效 同步辐射 无损检测 截面拓扑
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考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型 被引量:1
6
作者 王乐衡 孙凯 +3 位作者 郑泽东 李驰 巫以凡 毕大强 《高电压技术》 北大核心 2025年第2期876-889,共14页
随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(silicon carbide metal-oxide-silicon field effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大,对快速、准确的SiC MOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而,现有的SiC MOSFET模型... 随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(silicon carbide metal-oxide-silicon field effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大,对快速、准确的SiC MOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而,现有的SiC MOSFET模型尚不完善,无法兼顾电流-电压特性的高准确度和高收敛性,且对米勒电容在低漏源电压区域的变化特性建模存在较大误差。为此,提出了一种考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型。首先,在已有文献中不分段电流源模型的基础上,修正模型表达式,提高了电流-电压特性准确度。接着,基于对米勒电容分层耗尽特性物理过程的分析,建立了优化的米勒电容模型以描述全偏压下的电容-电压特性。模型参数可以完全通过数据手册按照参数提取方法和步骤提取,并分析了静态参数变化对动态特性产生影响的机制。最后,以SiC MOSFET器件C3M0021120D为研究对象,在LTspice中搭建器件模型和仿真电路,并与静态特性测试及双脉冲动态特性测试结果进行对比。实验结果表明:所提模型的预测误差均在10%以内,验证了所提模型的有效性,体现了该模型具有被应用于碳化硅电力电子变换器设计与评估的潜力。 展开更多
关键词 器件建模 SiC mosfet 收敛性 参数提取 米勒电容 静态特性 动态特性
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基于栅极和漏极电压检测的SiC MOSFET短路保护电路研究 被引量:4
7
作者 宛新春 陈其工 +1 位作者 杨锦涛 武逸飞 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期1145-1155,1168,共12页
SiC MOSFET广泛应用于电力电子变换设备中,快速、准确且可靠的短路保护电路已成为推广其应用的关键技术之一。该文对SiCMOSFET的各类短路过程进行分析,利用器件短路时漏源极电压迅速增加的特点,设计短路保护电路的拓扑结构和功能,检测Si... SiC MOSFET广泛应用于电力电子变换设备中,快速、准确且可靠的短路保护电路已成为推广其应用的关键技术之一。该文对SiCMOSFET的各类短路过程进行分析,利用器件短路时漏源极电压迅速增加的特点,设计短路保护电路的拓扑结构和功能,检测SiCMOSFET栅极和漏极电压,并将该信号进行分析、锁存、隔离、滤波处理,若器件发生短路,则输出短路信号给栅极驱动芯片。在此基础上,采用基本逻辑器件和高速器件设计保护电路,理论上分析计算该电路在不同短路类型下的响应时间。计入所有影响保护速度的因素,该电路能在600 ns内实现SiC MOSFET短路保护,尤其是在发生负载短路故障时能将短路保护时间缩短至200 ns以内,其响应速度受不同母线电压影响较小。搭建实验平台,测试了该电路在不同母线电压、短路类型、驱动能力等情况下的短路保护性能,实验结果与理论分析和设计要求相符合。 展开更多
关键词 SIC mosfet 短路保护 栅极电压检测 漏极电压检测
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安全工作区外重复过电压硬开关下SiC MOSFET参数退化特性与机理 被引量:1
8
作者 张岩 薛少鹏 +2 位作者 李阳 李现亭 刘进军 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5029-5043,共15页
受寄生电感或串联器件分压不均影响,SiC MOSFET可能承受偶发的、安全工作区(SOA)外的短时过电压硬开关应力,造成参数退化或器件损坏,而现有的功率器件可靠性研究主要集中于SOA内的长期静态工况,导致预期寿命与实际寿命偏差较大。该文研... 受寄生电感或串联器件分压不均影响,SiC MOSFET可能承受偶发的、安全工作区(SOA)外的短时过电压硬开关应力,造成参数退化或器件损坏,而现有的功率器件可靠性研究主要集中于SOA内的长期静态工况,导致预期寿命与实际寿命偏差较大。该文研究过电压硬开关应力作用下两种不同额定电压的SiC MOSFET退化机制,并与栅极开关应力和静态过电压应力测试结果进行对比。由于栅氧化层退化,工作在第一象限的器件阈值电压V_(th)和导通电阻R_(DS(on))减小,栅极漏电流IGSS和漏极截止电流IDSS增加。同时,受阈值电压和跨导变化的影响,器件动态特性产生变化。对于工作在第三象限的器件,堆垛层错扩大造成其体二极管正向压降增加。结合不同过应力工况下的实验结果和TCAD仿真,明确器件栅氧化层退化的主要机制为高电场应力导致的热载流子注入,且阈值电压退化规律主要与开关次数及漏源电压相关。该研究为器件在临界工况中的应用及变换器的裕量设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 加速寿命测试 SiC mosfet 栅氧化层退化 硬开关
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SiC MOSFET器件双脉冲测试开关特性研究 被引量:2
9
作者 胡松祥 迟雷 +3 位作者 党伍 安伟 桂明洋 彭浩 《环境技术》 2025年第4期74-79,共6页
SiC MOSFET器件作为第三代半导体器件,其优异的开关性能和耐高压、耐高温能力使得其在新能源汽车、充电桩、电力电子设备中得到广泛应用。SiC MSOFET器件作为开关器件,其最重要的特性即是开关特性。SiC MOSFET器件的开关特性除开关时间... SiC MOSFET器件作为第三代半导体器件,其优异的开关性能和耐高压、耐高温能力使得其在新能源汽车、充电桩、电力电子设备中得到广泛应用。SiC MSOFET器件作为开关器件,其最重要的特性即是开关特性。SiC MOSFET器件的开关特性除开关时间与开关能量外,由于器件的开关态导致的高尖峰电压与尖峰电流也是影响器件使用可靠性的重要参数。器件开关时间与能量决定系统的开关效率,开关过程中产生的尖峰电压与尖峰电流决定了器件是否能安全工作。本文通过双脉冲测试系统对SiC MOSFET器件的开关特性进行了研究,通过改变器件栅极电阻、漏极电压、漏极电流值分析了变量对器件开关性能及尖峰电压与尖峰电流的影响,总结相关规律,为SiC MOSFET器件的设计、生产和使用单位综合评估器件开关性能提供了参考。 展开更多
关键词 SiC mosfet 双脉冲测试 开关特性 尖峰电压电流
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电压源驱动下SiC MOSFET开关性能与栅极可靠性协同优化 被引量:1
10
作者 项鹏飞 郝瑞祥 +3 位作者 王德顺 游小杰 薛金花 袁帆 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期144-156,共13页
为更充分地发挥SiC MOSFET在具有固定参数的传统电压源驱动下的开关性能,同时抑制串扰影响,提高栅极可靠性,本文优化了其在电压源驱动下的栅极无源器件参数组合方案。通过对SiC MOSFET在作为主动管时的开关行为及作为被动管时的串扰行... 为更充分地发挥SiC MOSFET在具有固定参数的传统电压源驱动下的开关性能,同时抑制串扰影响,提高栅极可靠性,本文优化了其在电压源驱动下的栅极无源器件参数组合方案。通过对SiC MOSFET在作为主动管时的开关行为及作为被动管时的串扰行为进行理论分析,分别研究了不同的无源参数对开关过程各阶段的开关性能及串扰行为的影响,提出栅极参数的协同优化策略,并通过实验进行了验证。优化后的栅极驱动参数在确保关断过电压应力接近的前提下,不仅将器件作为主动管时的开关损耗最大降低30%,而且可将其作为被动管时的串扰峰峰值降低60%,实现了SiC MOSFET在电压源驱动下开关性能和栅极可靠性的协同优化。 展开更多
关键词 SiC mosfet 开关性能 过电压 开关损耗 串扰
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电磁脉冲与单粒子效应对SOI MOSFET电学特性的影响
11
作者 宋沛洋 郝建红 +4 位作者 张志远 赵强 张芳 范杰清 董志伟 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第9期173-181,共9页
SOI MOSFET器件广泛应用于航天电子设备中,但它们容易受到空间中电磁脉冲及粒子辐照效应的影响,进而影响航天器的稳定性。通过建立二维的短沟道SOI MOSFET器件模型,探究电磁脉冲和重离子辐照引起的单粒子效应对器件电学特性的影响。研... SOI MOSFET器件广泛应用于航天电子设备中,但它们容易受到空间中电磁脉冲及粒子辐照效应的影响,进而影响航天器的稳定性。通过建立二维的短沟道SOI MOSFET器件模型,探究电磁脉冲和重离子辐照引起的单粒子效应对器件电学特性的影响。研究结果表明,在电磁脉冲作用下,随着电磁脉冲电压幅值的增大,SOI MOSFET会发生雪崩击穿,雪崩击穿现象导致PN结内建电场的电场强度和电流密度的增加,继而导致晶格温度上升;器件发生雪崩击穿的阈值电压随着栅极电压的增加而降低,同时也随着源极和漏极之间沟道长度的减小而降低。重离子入射会使SOI MOSFET器件的瞬态漏电流激增,随着电子-空穴对的复合和扩散,电流逐渐减小。电磁脉冲和重离子协同作用于器件时,重离子辐照降低了器件发生雪崩击穿的阈值电压。 展开更多
关键词 mosfet 电磁脉冲 单粒子效应 雪崩击穿 仿真模拟
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重离子引起漏电退化损伤对SiC MOSFET栅极可靠性的影响
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作者 袁其飞 于庆奎 +5 位作者 曹爽 孙毅 王贺 张晓 张腾 柏松 《微电子学》 北大核心 2025年第1期9-15,共7页
研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,... 研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,漏电退化器件栅漏电由几微安升高至百微安,但最大跨导和转移特性均无明显变化。研究同时验证了在负栅压辐照条件下,器件栅极更易发生漏电。综上,本研究为SiC MOSFET辐照后栅极可靠性评估、抗辐照性能加固提出新的视角,对探讨天-地等效的重离子单粒子效应模拟实验方法具有一定参考意义。 展开更多
关键词 SiC mosfet 重离子 单粒子效应 漏电退化 可靠性
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基于SiC MOSFET的浅层高分辨瞬变电磁发射机研制
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作者 淳少恒 王飞飞 +4 位作者 陈儒军 申瑞杰 彭鑫 许超 殷昊 《地球物理学进展》 北大核心 2025年第1期358-371,共14页
瞬变电磁发射机作为瞬变电磁法勘探的重要组成部分,它的性能几乎就决定了该方法勘探的有效性.为对浅层甚至是甚浅层采用多匝小线圈进行精确勘探,本文基于SiC MOSFET器件设计一种改进型的瞬变电磁发射机.SiC MOSFET是第三代半导体,相比... 瞬变电磁发射机作为瞬变电磁法勘探的重要组成部分,它的性能几乎就决定了该方法勘探的有效性.为对浅层甚至是甚浅层采用多匝小线圈进行精确勘探,本文基于SiC MOSFET器件设计一种改进型的瞬变电磁发射机.SiC MOSFET是第三代半导体,相比目前被广泛应用的Si IGBT,该器件在耐压、耐流、散热和响应速度方面均有显著提升.关断时间作为发射机的一项重要参数,基本决定了一次场与二次场信号的耦合程度.为不丢失甚浅层和较浅层信息,本文设计的发射机支持大小两种电流切换发射.当对甚浅层或较浅层区域进行勘探时,可选择1.1 A小电流发射,关断时间只有4μs.当对浅层区域进行勘探时,可选择16.2 A大电流发射,关断时间为35μs.为给后期处理提供发射电流数据支撑,本文设计了支持变采样率的电流采集系统来对发射波形进行全时域采集.当处于发射波形上升沿或下降沿附近区域时,采集系统自动选择1.8 MSPS高采样率进行采样,当处于发射波形稳态区域时,采集系统自动选择50 KSPS最低采样率进行采样.测试表明,通过变采样率采样,能有效平衡采集精度和数据量,从而保证了存储系统的稳定性.此外,本发射机电路板尺寸较小,只有255 mm×192 mm,并且支持12 V蓄电瓶供电,所以便携性较好,能一定程度上提高野外勘探效率. 展开更多
关键词 关断时间 SiC mosfet 无源恒压钳位 大小电流切换发射 变采样率
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N沟道增强型MOSFET人体静电放电模型特性分析
14
作者 兰晋玲 唐雨蒙 +3 位作者 王斌 唐锐 康如军 陈海鑫 《中国测试》 北大核心 2025年第S1期176-181,共6页
作为一种静电敏感型器件,MOSFET因极高的输入电阻和极小的栅-源极间电容,极易受人体静电放电影响。针对这一问题,本研究对一款典型N沟道增强型MOSFET器件进行了人体静电放电模型(HBM)特性分析,探究其静电失效阈值电压及失效机理。首先... 作为一种静电敏感型器件,MOSFET因极高的输入电阻和极小的栅-源极间电容,极易受人体静电放电影响。针对这一问题,本研究对一款典型N沟道增强型MOSFET器件进行了人体静电放电模型(HBM)特性分析,探究其静电失效阈值电压及失效机理。首先对器件进行HBM测试前的功能参数测试,其次对器件进行HBM测试,同步探究了不同HBM电压下器件试验前后的电流-电压特性,结合HBM测试后的器件的功能参数测试结果发现当HBM电压大于1500V时会导致器件失效,其失效机理主要是静电放电导致的栅极氧化层击穿。这一结论为MOSFET器件的静电防护设计提供了重要参考依据。 展开更多
关键词 HBM mosfet 电流-电压特性 失效机理
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自适应逐周期逼近型SiC MOSFET栅极驱动芯片
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作者 张烁 周清越 +3 位作者 李超 陈伟铭 刘畅 童乔凌 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期135-141,共7页
为了抑制碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在开通过程中产生的电流过冲,设计了一种自适应逐周期逼近型SiC MOSFET有源栅极驱动芯片.通过对SiC MOSFET的开通过程的分析,总结出电流过冲的产生机理,提出了抑制电流过冲的方... 为了抑制碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在开通过程中产生的电流过冲,设计了一种自适应逐周期逼近型SiC MOSFET有源栅极驱动芯片.通过对SiC MOSFET的开通过程的分析,总结出电流过冲的产生机理,提出了抑制电流过冲的方案.驱动通过检测栅极电压和漏源电压判断SiC MOSFET的开通阶段,进行三段式电流控制,在降低电流过冲的同时,将漏源电压转换率(d V/dt)限制在安全水平.使用自适应逐周期逼近的反馈控制技术补偿了反馈环路的控制延时,能根据工况自适应调节电流切换点.采用东部高科180 nm BCD工艺实现,有效面积为2300μm×2100μm.仿真结果表明:相较于传统栅极驱动,在相同的d V/dt条件下,电流过冲下降了13.7%,开通损耗降低了38%. 展开更多
关键词 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC mosfet) 有源栅极驱动 自适应 电流过冲 开通损耗 逐周期逼近
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基于PSO-BP神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测方法研究与实现
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作者 毛明波 孟昭亮 +1 位作者 高勇 杨媛 《电源学报》 北大核心 2025年第1期229-235,258,共8页
针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管Si CMOSFET(siliconcarbidemetal-oxide-semiconductor field-effect transistor)实际工况中在线寿命预测难度大的问题,提出1种基于粒子群优化-反向传播PSO-BP(particle swarm optimization-... 针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管Si CMOSFET(siliconcarbidemetal-oxide-semiconductor field-effect transistor)实际工况中在线寿命预测难度大的问题,提出1种基于粒子群优化-反向传播PSO-BP(particle swarm optimization-back propagation)神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测数字化实现方法。首先,利用导通压降平台提取Si CMOSFET的导通压降作为温敏电参数,建立基于实验数据的结温预测方案;其次,利用功率循环加速老化实验平台,提取老化特征数据,建立基于PSO-BP神经网络的寿命预测方案;然后,将结温预测方案与寿命预测方案移植到可编程阵列逻辑中,实现SiC MOSFET寿命预测数字化;最后,设计了验证电路。实验表明,数字化显示的结温与真实结温的误差为4.73℃,与真实寿命次数的误差百分比为4.1%,证明所提寿命预测方法得到了数字化实现,并能够准确预测SiC MOSFET模块的寿命次数。 展开更多
关键词 SiC mosfet 粒子群优化-反向传播 寿命预测 数字化
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SiC MOSFET关键静态参数测试技术研究及特性分析 被引量:1
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作者 杨振宝 席善斌 +4 位作者 董燕楠 褚昆 张欢 张魁 赵海龙 《环境技术》 2025年第2期53-61,共9页
针对SiC MOSFET在静态特性方面的测试技术难点,设计能够高精度和快速调控的温控装置,实现了测试过程的精确控温;参照标准JEP183A,采用栅极预偏置技术设计了一种阈值电压测量装置,解决了阈值电压不稳定问题。选用国内外不同厂家不同电压... 针对SiC MOSFET在静态特性方面的测试技术难点,设计能够高精度和快速调控的温控装置,实现了测试过程的精确控温;参照标准JEP183A,采用栅极预偏置技术设计了一种阈值电压测量装置,解决了阈值电压不稳定问题。选用国内外不同厂家不同电压等级的器件,通过开尔文接线法,结合静态参数测试仪,对器件进行主要静态参数在不同结温下的测试及分析,全面评估了SiC MOSFET静态特性与温度的关系,该研究对器件的设计、生产和应用具有一定意义。 展开更多
关键词 SiC mosfet 静态参数 阈值电压 温控装置 静态参数测试仪
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基于源极直连策略的并联SiC MOSFETs动态均流方法
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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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集成肖特基二极管的分裂栅碳化硅(SiC)MOSFET器件
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作者 马超 陈伟中 张波 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3346-3352,共7页
该文提出一种集成肖特基二极管结构的新型分裂栅碳化硅MOSFET器件,有效改善传统DT-MOS器件的反向恢复与开关特性。该新型结构首先采用元胞内集成肖特基二极管技术替代传统DT-MOS的右侧沟道,其次采用分裂栅极集成技术代替传统槽栅设计,... 该文提出一种集成肖特基二极管结构的新型分裂栅碳化硅MOSFET器件,有效改善传统DT-MOS器件的反向恢复与开关特性。该新型结构首先采用元胞内集成肖特基二极管技术替代传统DT-MOS的右侧沟道,其次采用分裂栅极集成技术代替传统槽栅设计,将栅极分成了栅极G和源极S两个部分,中间由二氧化硅进行介质隔离。其作用包括:集成肖特基二极管抑制体二极管导通并消除双极退化效应;集成分裂栅与源极短接,减小栅漏耦合面积来降低反馈电容与栅电荷,且在接入高电位时形成电子积累层以提高电子密度。其结果显示:反向导通状态下,电流将从肖特基二极管流出,连接源极的分裂栅极将提升电子浓度从而提高电流密度;动态开关状态下,分裂栅结构通过屏蔽设计减小了栅极与漏极的耦合面积,有效降低了米勒平台电荷QGD并改善了开关性能。 展开更多
关键词 肖特基二极管 碳化硅mosfet双极退化效应 分裂栅极
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基于FDR的SiC-MOSFET栅极氧化层失效无损检测方法研究
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作者 张俊杰 贠明辉 +2 位作者 谭亮 韩兴国 蔡苗 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第3期251-258,共8页
开发针对栅极氧化层失效的无损检测方法对于提升SiC-MOSFET的可靠性至关重要。首先基于SiC-MOSFET的实际物理模型构建出了小信号等效电路模型,并将其转化为符合T形网络求解的频域阻抗表征模型;然后利用频域反射(FDR)技术实现了寄生参数... 开发针对栅极氧化层失效的无损检测方法对于提升SiC-MOSFET的可靠性至关重要。首先基于SiC-MOSFET的实际物理模型构建出了小信号等效电路模型,并将其转化为符合T形网络求解的频域阻抗表征模型;然后利用频域反射(FDR)技术实现了寄生参数的精确表征;最后搭建了静态高温栅偏老化测试平台,依次开展了200~1000h的阈值电压(V_(GS(th)))老化试验。结果表明:老化后,1~5号SiC-MOSFET的V_(GS(th))均发生了正向漂移,与之相应的寄生电容C_(GS)持续增大而C_(GD)持续减小,但对C_(DS)产生的影响较小。其中,退化严重的5号器件,其C_(DS)仅变化了-0.78%,而CGS增大了6.65%,C_(GD)显著减小了23.75%。此外,其频域阻抗曲线(Z_(11)、Z_(12)、Z_(21)和Z_(22))的谐振频率均有所增加,且Z_(22)参数在低频100k Hz的阻抗值明显降低,显示出了与栅极氧化层失效高度相关的映射特征。基于FDR技术,可在不依赖于功率器件导通的状态下,实现对其栅极氧化层失效的快速、无损检测,且无需集成额外的测试电路,具有广泛的通用性。 展开更多
关键词 SiC-mosfet 栅极氧化层失效 无损检测 FDR技术 寄生电容
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