基于Coffin-Manson模型功率半导体器件可靠性评估 被引量：5

1

作者 曾文彬 宋梁 +1 位作者 张西应 操国宏 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期138-140,共3页

对于功率半导体器件,热疲劳失效是器件可靠性考虑的首要因素。从半导体器件高可靠性要求出发,详细介绍了特高压直流输电工程(HVDC)器件的热疲劳失效原因和模式,通过热循环负载加速寿命试验的设计及对试验数据进行分析,获得了器件的Coffi... 对于功率半导体器件,热疲劳失效是器件可靠性考虑的首要因素。从半导体器件高可靠性要求出发,详细介绍了特高压直流输电工程(HVDC)器件的热疲劳失效原因和模式,通过热循环负载加速寿命试验的设计及对试验数据进行分析,获得了器件的Coffin-Manson加速寿命模型。并结合应用工况,获得了器件具体应用工况的使用寿命和可靠性指标。此试验输出的循环次数与温度变化值的关系曲线可为HVDC器件在具体应用工况的选型提供指南,加速系数与温度变化值的关系曲线为器件在不同应用工况下进行器件寿命预计和可靠性评估提供了依据。 展开更多

关键词 功率半导体 热循环负载 可靠性评估

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IGCT器件:直流电网的"芯"选择 被引量：2

2

作者 曾嵘 余占清 +4 位作者 赵彪 陈芳林 操国宏 韩雪姣 陈政宇 《科技纵览》 2020年第2期58-61,共4页

一个普通而又平凡的清晨,你在舒适的空调温度下醒来.打开冰箱,取出食物做一顿美美的早餐;解锁充好电的手机,查看最新的资讯;来到公司后打开电脑,开启一天的工作.电力悄无声息地融入你的生活,伴你度过充实的一天.与此同时,来自火电、水... 一个普通而又平凡的清晨,你在舒适的空调温度下醒来.打开冰箱,取出食物做一顿美美的早餐;解锁充好电的手机,查看最新的资讯;来到公司后打开电脑,开启一天的工作.电力悄无声息地融入你的生活,伴你度过充实的一天.与此同时,来自火电、水电、核电以及风电、光伏发电的电能正被源源不断地输送到城市和乡村,供给传统的能源、机械、交通、制造产业,以及新兴的通信、航天、医疗、材料等高技术产业使用. 展开更多

关键词 高技术产业 制造产业 空调温度 直流电网 城市和乡村

原文传递

特高压晶闸管反向恢复期失效机理及解决方案 被引量：2

3

作者 杨勇 石岩 +1 位作者 操国宏 晁阳 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2019年第9期121-124,共4页

晶闸管是特高压直流(HVDC)输电工程核心部件换流阀的重要基础元件,阀的设计需要考虑晶闸管元件的基本电特性,同时也要考虑器件的极限耐受能力,做到可靠、安全与经济的有效结合。针对特高压换流阀晶闸管反向恢复期失效机理的研宄,进一步... 晶闸管是特高压直流(HVDC)输电工程核心部件换流阀的重要基础元件,阀的设计需要考虑晶闸管元件的基本电特性,同时也要考虑器件的极限耐受能力,做到可靠、安全与经济的有效结合。针对特高压换流阀晶闸管反向恢复期失效机理的研宄,进一步结合器件的工艺及设计考量进行多款HVDC器件的极限能力研究,为高压晶闸管反向恢复期失效提供解决方案。 展开更多

关键词 晶闸管 反向恢复期 失效

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脉冲开关用6英寸高di/dt晶闸管的研制 被引量：1

4

作者 王政英 姚震洋 +2 位作者 操国宏 唐智慧 唐革 《大功率变流技术》 2014年第2期23-26,共4页

针对脉冲开关用晶闸管对di/dt耐量的高要求,阐述了晶闸管的导通过程和di/dt的失效机理。通过选用适当的硅单晶参数,调整P基区浓度分布,优化门极图形,采用双负角造型工艺,设计并试制出6英寸脉冲开关用晶闸管。该晶闸管的脉冲峰值电流可达... 针对脉冲开关用晶闸管对di/dt耐量的高要求,阐述了晶闸管的导通过程和di/dt的失效机理。通过选用适当的硅单晶参数,调整P基区浓度分布,优化门极图形,采用双负角造型工艺,设计并试制出6英寸脉冲开关用晶闸管。该晶闸管的脉冲峰值电流可达300 kA,di/dt耐量超过3 000 A/μs,试验表明其具有良好的稳定性和可靠性。 展开更多

关键词 6英寸晶闸管 脉冲开关 di DT P基区 门极图形

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全压接式高压四端双向晶闸管器件研制 被引量：1

5

作者 唐革 颜骥 +1 位作者 操国宏 朱为为 《大功率变流技术》 2017年第6期42-47,共6页

普通晶闸管反并联结构广泛应用于高压软启动装置、电气驱动装置和静态无功功率补偿装置中,但对体积和重量要求较高的应用场合并不适用。文章针对晶闸管反并联应用需求,依托TCAD半导体芯片设计仿真平台,对双向晶闸管芯片结构和器件封装... 普通晶闸管反并联结构广泛应用于高压软启动装置、电气驱动装置和静态无功功率补偿装置中,但对体积和重量要求较高的应用场合并不适用。文章针对晶闸管反并联应用需求,依托TCAD半导体芯片设计仿真平台,对双向晶闸管芯片结构和器件封装结构开展仿真分析,通过提高短基区浓度、优化设计短路点并采用PNP横向隔离结构,提升了芯片抗干扰能力,成功研制出全压接式高压四端双向晶闸管,简化了反并联组件结构,降低了组件的体积、重量和成本。 展开更多

关键词 双向晶闸管 反并联组件 芯片结构 封装结构 抗干扰

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轻型整流管的管壳设计及性能研究

6

作者 全靓 操国宏 +1 位作者 李勇 朱为为 《工业技术创新》 2019年第3期1-6,共6页

为了研制高强度、高稳定性、高气密性的轻型整流管管壳,从结构设计入手,一是阐述整流管管壳设计方法,探讨管壳制造流程及难点;二是采用铝合金材料,设计轻型整流管管壳结构,针对难点提出技术处置方法;三是通过管壳外绝缘理论计算以及管... 为了研制高强度、高稳定性、高气密性的轻型整流管管壳,从结构设计入手,一是阐述整流管管壳设计方法,探讨管壳制造流程及难点;二是采用铝合金材料,设计轻型整流管管壳结构,针对难点提出技术处置方法;三是通过管壳外绝缘理论计算以及管壳外部电场仿真,验证轻型整流管管壳设计合理性。研究案例表明:对于外台面直径为78mm的整流管管壳,新设计的铝管壳重量仅为899g,较同尺寸铜管壳重量减轻49%。采用铝管壳器件和铜管壳器件样品,对比开展电气特性验证。结果表明:铝管壳器件封装后的高温耐压能力和热循环负载能力与铜管壳器件相当,且铝管壳器件在推荐安装力下的接触压降与铜管壳器件相当。为航空航天、深海探测等领域中使用的轻型整流管管壳提供了一种新的设计方案。 展开更多

关键词 轻型整流管 铝管壳 管壳设计 电气特性验证 电场仿真

原文传递

直流断路器用4.5 kV/10 kA IGCT特性研究 被引量：3

7

作者 操国宏 陈勇民 +1 位作者 陈芳林 潘学军 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第2期133-135,共3页

集成门极换流晶闸管(IGCT)由于电压等级高、关断电流能力大、通态损耗低,在直流断路器(DCCB)领域应用倍受关注。基于4英寸4.5kV/4kA IGCT技术基础,通过优化N-基区掺杂浓度、阳极掺杂分布及阴极梳条排布,研制出6英寸4.5 kV/10kA IGCT。... 集成门极换流晶闸管(IGCT)由于电压等级高、关断电流能力大、通态损耗低,在直流断路器(DCCB)领域应用倍受关注。基于4英寸4.5kV/4kA IGCT技术基础,通过优化N-基区掺杂浓度、阳极掺杂分布及阴极梳条排布,研制出6英寸4.5 kV/10kA IGCT。测试结果显示该器件具有良好的高温阻断能力,在高温125℃下8kA时导通压降典型值为1.6V,在DCCB应用拓扑回路中其关断电流能力可达到12kA,且关断电流拖尾期间没有电压振荡现象。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 阴极梳条排布 直流断路器

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大功率晶闸管器件加速老化试验和寿命预测方法研究 被引量：2

8

作者 张西应 曾文彬 +3 位作者 操国宏 彭军华 孙文伟 刘雅岚 《电子质量》 2022年第5期64-68,共5页

大功率半导体器件是直流输电、牵引传动与工业变流等系统的核心部件,如何有效地评估器件工作状态并准确预测其剩余使用寿命,是提升系统工作可靠性的关键难题。该文通过对比不同的加速老化试验方法和寿命预测模型,采用现场工况与仿真相... 大功率半导体器件是直流输电、牵引传动与工业变流等系统的核心部件,如何有效地评估器件工作状态并准确预测其剩余使用寿命,是提升系统工作可靠性的关键难题。该文通过对比不同的加速老化试验方法和寿命预测模型,采用现场工况与仿真相结合的方法,设计了一套热循环负载加速老化试验方案。根据试验结果,该文选取科菲-曼森模型对数据进行分析处理,得到优化的寿命预测定量模型。最后,结合应用现场实际疲劳失效数据,对寿命预测模型进行了校验和改进,使该模型更贴近高功率系统的应用工况,提高了寿命预测模型的准确性和可靠性。 展开更多

关键词 功率半导体器件 加速老化试验 寿命预测模型 疲劳失效

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基于10kHz应用的高频晶闸管研制 被引量：1

9

作者 贺振卿 贺书航 +1 位作者 银登杰 操国宏 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期135-137,共3页

此处基于高频晶闸管的工作特点,从工艺及结构设计、硅片及扩散参数设计和光刻版图设计3个方面进行设计思考,确定了:高频晶闸管所采用的扩散工艺和与工艺相对应的杂质浓度分布;高频晶闸管所选用的硅片参数和扩散参数;通过对高频晶闸管开... 此处基于高频晶闸管的工作特点,从工艺及结构设计、硅片及扩散参数设计和光刻版图设计3个方面进行设计思考,确定了:高频晶闸管所采用的扩散工艺和与工艺相对应的杂质浓度分布;高频晶闸管所选用的硅片参数和扩散参数;通过对高频晶闸管开通特性的分析、仿真,设计了高频晶闸管阴极光刻版图。所研制出的3英寸高频晶闸管的工作频率达到了10 kHz。 展开更多

关键词 高频晶闸管 频率 扩散

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4.5kV非对称GCT阻断电压失效分析 被引量：1

10

作者 王政英 操国宏 +1 位作者 王东东 高军 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2021年第2期134-136,共3页

介绍了4.5 kV非对称门极换流晶闸管(GCT)阻断电压失效现象,并进行分析。通过对GCT工艺流程的梳理,找到了GCT阻断电压失效的原因。制造过程中,铝扩散工艺中受到污染导致了少子寿命的大幅降低,从而造成GCT漏电流过大的特性。最终通过在铝... 介绍了4.5 kV非对称门极换流晶闸管(GCT)阻断电压失效现象,并进行分析。通过对GCT工艺流程的梳理,找到了GCT阻断电压失效的原因。制造过程中,铝扩散工艺中受到污染导致了少子寿命的大幅降低,从而造成GCT漏电流过大的特性。最终通过在铝氧化推进工艺中引入二氯乙烯(DCE)清洗或在铝扩散后增加磷吸收工艺,解决了GCT阻断电压失效的问题。 展开更多

关键词 门极换流晶闸管 非对称 阻断电压 少子寿命

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晶闸管反向恢复特性研究及器件优化 被引量：1

11

作者 高军 操国宏 +1 位作者 银登杰 刘嘉奇 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期135-137,共3页

随着大功率晶闸管逐步应用到超工频、高脉冲等工况,器件的反向恢复过程失效成为突出问题。在此使用SILVACO TCAD仿真软件进行反向恢复过程机理和晶闸管结构的关系探讨。通过调整掺杂浓度和区域形成深阱结构,实现了器件的通态损耗和恢复... 随着大功率晶闸管逐步应用到超工频、高脉冲等工况,器件的反向恢复过程失效成为突出问题。在此使用SILVACO TCAD仿真软件进行反向恢复过程机理和晶闸管结构的关系探讨。通过调整掺杂浓度和区域形成深阱结构,实现了器件的通态损耗和恢复功率均衡,及反向恢复特性优化。并针对改进结构器件进行对比测试,改进后的器件具有很好的软度因子、更短的反向恢复时间、更小的反向恢复电流以及更小的恢复损耗。 展开更多

关键词 晶闸管 反向恢复 恢复功率

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VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的研制

12

作者 操国宏 高军 +1 位作者 张西应 姚震洋 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期138-140,共3页

电压源型换流器柔性直流输电(VSC-HVDC)旁路晶闸管伴随使用需求的不断提升,不仅需要满足较低的主电压开通功能,还需要集成转折击穿功能。从VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的需求出发,结合器件工艺和仿真技术解决电压控制、器件... 电压源型换流器柔性直流输电(VSC-HVDC)旁路晶闸管伴随使用需求的不断提升,不仅需要满足较低的主电压开通功能,还需要集成转折击穿功能。从VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的需求出发,结合器件工艺和仿真技术解决电压控制、器件击穿和防爆等问题,并通过实验数据比较研制器件与张北工程用旁路晶闸管其他性能差异。 展开更多

关键词 旁路晶闸管 转折击穿 防爆

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