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Thermal analytic model of current gain for bipolar junction transistor-bipolar static induction transistor compound device
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作者 张有润 张波 +2 位作者 李泽宏 赖昌菁 李肇基 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第2期763-767,共5页
This paper proposes a thermal analytical model of current gain for bipolar junction transistor-bipolar static induction transistor (BJT-BSIT) compound device in the low current operation. It also proposes a best the... This paper proposes a thermal analytical model of current gain for bipolar junction transistor-bipolar static induction transistor (BJT-BSIT) compound device in the low current operation. It also proposes a best thermal compensating factor to the compound device that indicates the relationship between the thermal variation rate of current gain and device structure. This is important for the design of compound device to be optimized. Finally, the analytical model is found to be in good agreement with numerical simulation and experimental results. The test results demonstrate that thermal variation rate of current gain is below 10% in 25 ℃-85 ℃ and 20% in -55 ℃-25 ℃. 展开更多
关键词 bipolar junction transistor-bipolar static induction transistor thermal analytic model current gain
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低空穴衬底电流的新型体硅横向绝缘栅双极晶体管
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作者 段宝兴 李玉滢 +2 位作者 唐春萍 任宇壕 杨银堂 《物理学报》 北大核心 2026年第5期331-339,共9页
本文提出一种新型延伸多晶硅栅体硅型横向绝缘栅双极晶体管(extended polysilicon gate bulk silicon LIGBT,EGBS-LIGBT),该器件结构为P型衬底上依次外延N型、P型硅作为N漂移区和P漂移区,相当于将常规SOI(silicon-on-insulator)-LIGBT... 本文提出一种新型延伸多晶硅栅体硅型横向绝缘栅双极晶体管(extended polysilicon gate bulk silicon LIGBT,EGBS-LIGBT),该器件结构为P型衬底上依次外延N型、P型硅作为N漂移区和P漂移区,相当于将常规SOI(silicon-on-insulator)-LIGBT的埋氧层替换成N型硅,其优势在于极大降低成本且能降低空穴衬底电流.在阳极正偏时,P漂移区上方的肖特基型延伸多晶硅栅(Schottky-extended polysilicon gate,S-EG)在P漂移区的内侧表面形成电子反型层,以获得低的正向导通压降(V_(on)).此外,阳极采用肖特基接触降低空穴注入效率,而P漂移区快速的动态电场调制能力还可迅速提取存储在漂移区中的过剩载流子,且其多子为空穴还能促进关断时过剩电子的快速复合,关断能量损耗(E_(off))得以降低.仿真结果表明:EGBS-LIGBT在显著降低空穴衬底电流的同时,改善了E_(off)与V_(on)间的折中关系.该器件的V_(on)为1.59 V、空穴衬底电流为1.9 mA/cm^(2)、E_(off)为0.51 mJ/cm^(2)、击穿电压(BV)达701 V.相较常规LIGBT,该结构在保持V_(on)基本不变的前提下,将空穴衬底电流降至1/105,E_(off)降低69.8%,BV提升19.6%. 展开更多
关键词 横向绝缘栅双极晶体管 空穴衬底电流 关断损耗 肖特基接触
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中子/γ单独及顺序辐照对双极型器件的损伤效应研究
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作者 邢嘉彬 王凯 +2 位作者 曹菲 杨剑群 秦建强 《原子能科学技术》 北大核心 2026年第2期441-448,共8页
基于^(60)Co放射源辐照平台和CFBR-II快中子反应堆,系统性地开展了双极晶体管的中子/γ单独辐照以及不同顺序组合辐照实验。测量了电流增益倒数变化量Δ(1/β)、基极电流I_(B)及其变化量ΔI_(B)随基极-发射极电压VBE的动态响应特性。实... 基于^(60)Co放射源辐照平台和CFBR-II快中子反应堆,系统性地开展了双极晶体管的中子/γ单独辐照以及不同顺序组合辐照实验。测量了电流增益倒数变化量Δ(1/β)、基极电流I_(B)及其变化量ΔI_(B)随基极-发射极电压VBE的动态响应特性。实验发现:PNP型晶体管在先γ后中子和先中子后γ两种辐照顺序下均呈现显著协同增强效应。而NPN型晶体管表现出辐照顺序依赖性,先中子后γ辐照时呈现协同增强效应,先γ后中子辐照时则呈现协同减弱效应。机理分析得出,这种器件类型依赖性源于辐照损伤模式的根本差异,对于PNP型晶体管,γ辐照主要诱导SiO_(2)/Si界面陷阱增加,而NPN型晶体管受γ辐照主要引起氧化层俘获电荷积累,这些正电荷在后续中子辐照时发生室温退火是NPN型器件在后中子辐照中表现出负协同效应的主要原因。本文结果可为中子/γ协同辐射场下不同类型双极型晶体管的抗辐射加固技术提供重要依据。 展开更多
关键词 双极型晶体管 位移损伤 总剂量效应 协同效应
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基于改进粒子群优化算法-粒子滤波模型的IGBT寿命预测方法研究
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作者 刘东静 李涛 +1 位作者 肖煜 周小舒 《电气技术》 2026年第1期20-27,34,共9页
为了提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命预测精度,降低维护成本和系统故障风险,提出一种融合改进粒子群优化算法(IPSO)和粒子滤波(PF)的IGBT寿命预测方法。选取集电极-发射极导通电压(Vce_on)作为退化特征参数,以NASA公开的Vce_on历史数... 为了提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命预测精度,降低维护成本和系统故障风险,提出一种融合改进粒子群优化算法(IPSO)和粒子滤波(PF)的IGBT寿命预测方法。选取集电极-发射极导通电压(Vce_on)作为退化特征参数,以NASA公开的Vce_on历史数据集为基础,通过Matlab拟合退化模型,确定模型参数,构建状态方程和观测方程;利用自适应权值和正切函数优化粒子群优化算法参数,改善其前期过早收敛、后期易陷入局部最优的状况;建立IPSO-PF模型,通过IPSO最优寻参分别动态调整PF预测阶段和重采样阶段的粒子权重,使粒子更逼近系统的后验概率分布,设定Vce_on的失效阈值,从而实现IGBT寿命准确预测。经仿真分析,IPSO-PF模型的平均相对精度为0.971 1,相较于PF、无迹卡尔曼粒子滤波(UPF)、猎人猎物优化粒子滤波(HPO-PF)模型,分别提高了20.44%、6.99%、5.37%,证明IPSO-PF模型能有效提升IGBT寿命预测精度。为验证各改进模块的有效性,设计消融实验,结果证明各改进模块有效提升了IPSO-PF模型性能。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 寿命预测 特征参数 粒子群优化算法(PSO) 粒子滤波(PF) 消融实验
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超结绝缘栅双极型晶体管工艺制造及电学参数优化
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作者 潘嘉 杨继业 李泽宏 《固体电子学研究与进展》 2026年第1期106-111,共6页
为了进一步提升绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件性能,针对超结(Su‑per-junction)IGBT(SJ-IGBT)结构进行了优化:通过增加N型外延层,提升了器件的电导调制效果,并通过优化P柱浓度和背面硼注入浓度,使得SJ... 为了进一步提升绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件性能,针对超结(Su‑per-junction)IGBT(SJ-IGBT)结构进行了优化:通过增加N型外延层,提升了器件的电导调制效果,并通过优化P柱浓度和背面硼注入浓度,使得SJ-IGBT的击穿特性与导通特性得到提升。所制备650 V器件击穿电压780 V,品质因数(Figure of merit,FOM)值较其他同类产品提升30%;1200 V器件击穿电压1420 V,FOM提升10%,两款器件均实现产业化,良率超95%。本文也可为器件元胞尺寸的进一步微缩提供参考依据。 展开更多
关键词 超结绝缘栅双极型晶体管 击穿特性 导通特性
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功率电子器件结构发展概述
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作者 张家驹 闫闯 +4 位作者 刘俐 刘国友 周洋 刘胜 陈志文 《电子与封装》 2026年第2期71-86,共16页
在功率电子的高压与低压应用中,硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)正分别占据主流。由于Si材料自身的局限性,新型功率器件不断涌现,其中以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体器件... 在功率电子的高压与低压应用中,硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)正分别占据主流。由于Si材料自身的局限性,新型功率器件不断涌现,其中以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体器件,以及金刚石、氧化镓(Ga2O3)等超宽禁带半导体器件最为典型。回顾MOSFET、IGBT以及GaN高电子迁移率晶体管(HEMT) 3类功率电子器件的结构发展历程,综述这3类器件向宽禁带化演进过程中的结构发展,分析各结构的设计特点及在击穿电压、热管理、开关特性等方面的性能提升机制,并讨论各个方案的利弊;最后分别论述其发展过程中遇到的问题,并对未来发展方向作出展望。 展开更多
关键词 宽禁带半导体器件 功率电子器件 金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 高电子迁移率晶体管(HEMT)
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基于动态特征演化与门控注意力机制的IGBT剩余寿命预测
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作者 史尚贤 李小波 +1 位作者 刘心怡 吴浩 《半导体技术》 北大核心 2026年第3期289-297,共9页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)退化过程中难以精准获取特征重要性(FI)的动态演化,以及静态FI与动态时间步的重要性维度失配导致剩余使用寿命(RUL)预测精度不足的问题,提出一种门控引导注意力机制的卷积神经网络-双向长短期记忆(CNN-BiLS... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)退化过程中难以精准获取特征重要性(FI)的动态演化,以及静态FI与动态时间步的重要性维度失配导致剩余使用寿命(RUL)预测精度不足的问题,提出一种门控引导注意力机制的卷积神经网络-双向长短期记忆(CNN-BiLSTM)模型用于RUL预测。构建了多维度随机森林FI评估框架,动态评估退化阶段的FI;设计了多模态输入解耦架构,构建了加权物理特征分支;提出了同步映射机制,以状态偏离度为桥梁,将静态FI投影至时间轴进行维度匹配;进而构建了FI引导的门控注意力机制,实现数据驱动与先验知识引导注意力的自适应融合。最后,基于NASA研究中心提供的数据集开展算法验证实验,结果表明,该方法的预测精度显著提高,相较于多特征模型、CNN-BiLSTM和BiLSTM分别提高了27.67%、18.68%和9.11%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 特征重要性(FI)动态演化 门控引导注意力机制 卷积神经网络-双向长短期记忆(CNN-BiLSTM)网络 剩余使用寿命(RUL)预测
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基于机器学习的牵引逆变器IGBT间歇开路故障诊断方法
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作者 钱存元 陈国强 李柱培 《计算机工程》 北大核心 2026年第1期369-380,共12页
牵引逆变器是列车动力系统的核心装置,其功率器件绝缘栅双极性晶体管(IGBT)在长期振动和复杂工况下容易出现随机的间歇开路现象,该类故障往往在停机后消失,难以及时被检测。首先,建立包含牵引供电系统、逆变器及电机的仿真模型分析故障... 牵引逆变器是列车动力系统的核心装置,其功率器件绝缘栅双极性晶体管(IGBT)在长期振动和复杂工况下容易出现随机的间歇开路现象,该类故障往往在停机后消失,难以及时被检测。首先,建立包含牵引供电系统、逆变器及电机的仿真模型分析故障机理,考虑多电机同步控制下的耦合特性,对不同管子发生间歇开路时的电流波形进行分析得出:低概率故障时电流波动幅度较小,具有一定隐蔽性;高概率故障表现为电流波形大幅畸变,并可能引发相邻逆变器的异常,呈现明显传播性。然后,针对地铁列车牵引逆变器中IGBT间歇开路故障的隐蔽性和传播性,提出一种内涵因果分析的故障诊断方法Causal-Res,利用时间卷积网络(TCN)中的因果卷积机制,从输出电流信号中提取因果特征向量,再结合残差神经网络(ResNet)的深层特征学习能力,对故障特征向量进行分类,实现间歇开路故障的诊断与定位。最后,依托基于地铁列车架控牵引系统拓扑结构搭建的小功率试验平台的试验结果表明,提出的方法在IGBT低概率和高概率发生间歇开路故障的场景下定位故障IGBT的准确率分别为99.99%和99.95%,试验结果也说明了因果关系的引入能有效提高诊断方法的准确率和稳定性。 展开更多
关键词 故障诊断 绝缘栅双极性晶体管 间歇开路故障 因果卷积 残差神经网络
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基于实际工况谱的功率模块寿命预测方法研究
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作者 马瑛 王佳斌 +2 位作者 朱占山 李敏 张月馨 《汽车文摘》 2026年第2期57-62,共6页
为了在实际工况中预测功率模块的寿命,提出了一种基于温度模型的功率模块寿命预测方法。首先根据整车路谱信息获得电压、相电流、功率因数和开关频率等仿真参数,计算模块损耗。其次,结合Foster热网络模型计算其结温,获取模块温度变化序... 为了在实际工况中预测功率模块的寿命,提出了一种基于温度模型的功率模块寿命预测方法。首先根据整车路谱信息获得电压、相电流、功率因数和开关频率等仿真参数,计算模块损耗。其次,结合Foster热网络模型计算其结温,获取模块温度变化序列,并利用雨流计数法提取结温波动序列。然后结合功率循环试验拟合出的寿命模型评估相应路谱的功率模块损伤度。最后,将同一模块发电工况与电动工况损伤度进行对比,分析不同应用场景下对模块的性能要求。结果表明:在24万km行驶路谱下,电动工况损伤度显著高于发电工况,且开关频率升高会加剧损伤。该方法能够有效支持功率模块的可靠性快速评估,为不同应用场景下的模块选型与优化提供依据。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 瞬态结温 结温波动 寿命预测
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IGBT散热模块流道与翅针结构的优化设计
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作者 唐川林 刁柯盈 李豪志 《轻工机械》 2026年第1期44-51,59,共9页
为提升绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)模块的散热性能,笔者针对IGBT模块的散热系统,设计了不同流道、翅针结构及翅针布局形式,利用数值模拟软件对温度场与流场进行耦合计算,对散热模块的散热能力进行分... 为提升绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)模块的散热性能,笔者针对IGBT模块的散热系统,设计了不同流道、翅针结构及翅针布局形式,利用数值模拟软件对温度场与流场进行耦合计算,对散热模块的散热能力进行分析。研究结果表明:阶梯形流道与矩形流道相比芯片的最高温度降低了10.5℃,缩放形流道与矩形流道相比芯片的最高温度降低了7.9℃;交换进、出口对阶梯形流道散热能力影响较小;均匀排布的翅针结构均能进一步降低芯片的温度,其中三角形翅针(负向)散热能力最优,芯片最高温度仅为51.7℃;非均匀排布圆柱形翅针结构可缓解远端芯片过热的问题,然其入口分流能力相较于三角形翅针与扇形翅针结构弱。综合评估散热模块的温度和进、出口截面的压降发现非均匀排布的扇形翅针(Ⅱ型)散热综合性能较优。 展开更多
关键词 液冷散热 绝缘栅双极型晶体管 流道 翅针结构 热仿真
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一种高可靠性IGBT驱动电路设计
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作者 孟昭鹤 卢贝贝 +2 位作者 于志强 段一超 葛婷婷 《电气传动》 2026年第2期28-33,共6页
针对大功率IGBT的应用,其驱动电路是整个功率模块的核心部分。驱动电路的可靠性一定程度上决定了整个电力电子装置的可靠性,设计高可靠性的驱动电路具有现实意义。以智能驱动光耦ACPL-332J为例设计了高效率、高可靠性的驱动电路和电源... 针对大功率IGBT的应用,其驱动电路是整个功率模块的核心部分。驱动电路的可靠性一定程度上决定了整个电力电子装置的可靠性,设计高可靠性的驱动电路具有现实意义。以智能驱动光耦ACPL-332J为例设计了高效率、高可靠性的驱动电路和电源电路。通过驱动电压抬升电路解决了驱动芯片电源电压利用率低的问题。通过设计电源的短路限流电路,实现了门极短路保护。最后,将该驱动电路应用到富士2MBI600XNG170-50模块上,通过了门极短路测试和主回路短路测试。该驱动电路应用在公司的新产品中,通过现场使用验证了其稳定性和安全性。 展开更多
关键词 驱动电路 绝缘栅双极型晶体管 短路限流电路
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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 被引量:1
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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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IGBT导通压降在线监测电路研究 被引量:2
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作者 文阳 张冲 +1 位作者 杨媛 马智坚 《电力电子技术》 2025年第7期1-6,共6页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在电力电子系统中应用广泛,其结温监测吸引了学者的广泛关注。集电极-发射极导通压降U_(CE)是IGBT结温监测中最常用的参数,对其在线监测电路的研究具有重要意义。本文首先介绍了传统U_(CE)采集电路的基本工作原... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在电力电子系统中应用广泛,其结温监测吸引了学者的广泛关注。集电极-发射极导通压降U_(CE)是IGBT结温监测中最常用的参数,对其在线监测电路的研究具有重要意义。本文首先介绍了传统U_(CE)采集电路的基本工作原理,分析了误差来源,在此基础上提出了改善的U_(CE)在线监测电路。其次,设计了精度及温漂实验,对不同采集电路的精度和温度敏感性进行实验验证。结果表明,传统采集电路精度低且易受温度影响,改善后的采集电路精度达到97%且温度稳定性好。最后,介绍了该采集电路在功率器件状态监测系统中的实际应用。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 在线监测 采集电路
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一种基于Sigma-Delta/Cyclic ADC的温度传感器的设计
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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
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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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基于共模辐射干扰信号的IGBT模块焊料层空洞老化的检测方法
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作者 董超 韦虎俊 杜明星 《天津理工大学学报》 2025年第5期50-56,共7页
提出一种基于共模电磁辐射(common mode electromagnetic radiation,CMEMR)频谱特征的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块焊料层老化状态的非侵入监测方法。当IGBT模块焊料层发生老化时会改变IGBT模块内... 提出一种基于共模电磁辐射(common mode electromagnetic radiation,CMEMR)频谱特征的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块焊料层老化状态的非侵入监测方法。当IGBT模块焊料层发生老化时会改变IGBT模块内部结构,引起电磁干扰通路的参数变化,进而影响电磁干扰强度。文中研究了CM电磁干扰产生的原因,分析焊料层空洞对IGBT模块内部寄生电容的影响,以及寄生电容对CM干扰的影响,最后搭建试验平台,对不同空洞率的IGBT模块进行健康监测,发现随着焊料层空洞损伤程度的加剧,CM辐射干扰信号强度降低。 展开更多
关键词 绝缘栅双极性晶体管 共模电磁辐射 寄生电容 焊料层空洞
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面向器件状态辨识的时域反射信号方法研究
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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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功率晶体管从硅基到宽禁带半导体技术研究进展
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作者 裴志军 《天津职业技术师范大学学报》 2025年第2期21-27,共7页
为实现高效电力电子系统,功率晶体管作为功率开关至关重要。理想开关特性功率晶体管的获取需要驱动功率器件在结构、物理、材料等方面的创新突破。文章在分析功率晶体管基本特性基础上,探讨了功率晶体管的技术进展,包括:功率双极晶体管(... 为实现高效电力电子系统,功率晶体管作为功率开关至关重要。理想开关特性功率晶体管的获取需要驱动功率器件在结构、物理、材料等方面的创新突破。文章在分析功率晶体管基本特性基础上,探讨了功率晶体管的技术进展,包括:功率双极晶体管(GTR)、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT),到宽禁带(WBG)功率器件,如碳化硅SiC器件、氮化镓GaN器件,以及超宽禁带(UWBG)氧化镓Ga_(2)O_(3)器件。研究表明:在功率开关应用中,宽禁带WBG器件比硅器件具有更高的效率及更卓越的功率密度优势,应用前景良好。 展开更多
关键词 功率晶体管 绝缘栅双极晶体管 宽禁带 碳化硅 氮化镓 氧化镓
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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 被引量:3
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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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焊接和压接型IGBT的劣化机理与状态检测综述 被引量:2
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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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