ESD防护器件HMM和TLP测试方法及性能评价

人体–金属模型波形(HMM)和传输线脉冲(TLP)波形是静电放电防护器件测试时常用的注入波形。针对静电放电(ESD)防护器件,介绍了这2种波形的测试方法。通过对同一型号瞬态电压抑制器进行测量,获取器件的瞬态波形、钳位电压、损伤阈值、瞬态阻抗等特性参数,并对结果进行分析比较。测试结果表明,基于IEC标准的HMM测试所能得到的有效信息最少;基于TLP的HMM测试可直观得到被测器件的静电放电瞬态响应;TLP矩形波测试结果的稳定性好,测量参数的可重复性高。     

功率器件功率循环测试技术的挑战与分析EI北大核心CSCD

功率循环测试被称为考核功率器件封装可靠性最重要的实验,尤其是碳化硅金属–氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbon metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的快速发展,是近几年的研究热点。与其他可靠性测试不同的是,功率循环测试原理虽然简单,但测试技术、测试方法和数据处理却涉及到半导体物理、电磁学、传热学、结构力学和信号分析等多学科交叉,处理不当将得到错误的结论。文中基于功率循环测试基本原理,从测试技术、测试方法和数据处理3个大方面对其存在的挑战进行深入分析,并提出相应的解决方案。测试技术主要包括电气测量噪声、结温测量延时和数据采集点,电气测量噪声和测量延时影响功率循环测试中结温的准确性,数据采集点则是影响器件的失效模式判定和寿命。测试方法主要包括结温测试方法、电流激励方法和宽禁带器件SiC MOSFET的相关测试方法,其中电流激励方法会影响器件的失效机理和寿命,需要特别关注。数据处理部分则是从可靠性数理统计角度出发,探究测试样本数量和对测试结果的修正,以得到准确的测试结果。该文可以为功率循环测试技术和设备的发展奠定一定理论和方法基础,为功率循环测试和数据分析提供一些借鉴。     

脉冲介质阻挡放电脱除N_2/NO体系中NO的模拟研究EI北大核心CSCD

NO是重要的大气污染物之一,为了深入了解脉冲介质阻挡放电去除N2/NO体系中NO的机理,采用一维自洽的流体力学模型对N2/NO中大气压脉冲放电进行了模拟研究,并分析讨论了各种放电参数对NO去除效率的影响。模拟结果表明:NO的去除主要通过还原反应N+NO→N2+O来实现;N原子是脱除NO的主要活性粒子,它来源于电压上升沿和下降沿的2次放电,并主要通过电子直接碰撞解离N2分子产生;放电中产生的N原子体积分数的高低直接决定NO的脱除效率;电压脉冲幅度越大,上升和下降时间越短,介质层越薄,或放电间隙越小,则脉冲放电产生的N原子体积分数就越高,越有利于NO的脱除;在其他参数不变时,存在1个最佳脉冲宽度,在此脉冲宽度下NO的脱除率最高。     

直流电压下矿物油和天然酯中纤维颗粒运动及成桥特性的差异EI北大核心CSCD

纤维颗粒是运行变压器中绝缘油品质的首要污染者,以矿物油和天然酯为研究对象,在相同直流电场作用下,对不同板-板电极距离下油中纤维颗粒的运动及成桥特性进行了对比分析。研究结果表明：当直流电场相同时,与天然酯相比,矿物油中纤维颗粒运动更快,更容易形成完整的＂纤维颗粒桥＂;矿物油中的＂纤维颗粒桥＂呈现与电场线方向平行的细圆柱状,而天然酯中＂纤维颗粒桥＂呈现三角锥形;随着板-板电极距离的增大,矿物油中形成最初＂浅桥＂所需的时间增大,＂纤维颗粒桥＂的密度减小,而天然酯则相反。颗粒的存在增大了绝缘油的泄漏电流,但2种油泄漏电流的变化趋势受电极距离的影响不同,天然酯的泄漏电流不易受颗粒影响。自直流加压至撤去电压后,2种绝缘油中的＂纤维颗粒桥＂均呈现动态变化的4个阶段：颗粒急剧运动阶段、完整＂纤维颗粒桥＂逐渐形成阶段、＂纤维颗粒桥＂密度逐渐增大阶段、＂纤维颗粒桥＂消散阶段。此外,研究发现＂纤维颗粒桥＂加压时的形成及撤去电压后的消散与电流陡增及陡降存在密切关系。     

半控和全控器件串联的耦合关断模型及协调配合策略EI北大核心CSCD

换流器拓扑改造是从器件角度彻底解决换相失败(commutation failure,CF)问题的尝试。然而,目前相关研究忽略器件开关特性,导致关断模型不清晰,无法准确判断晶闸管阻断能力恢复过程并分析作用机理。文章基于器件层面的考虑分析CF的原因,研究一种半控和全控器件串联的结构。首先,分析其耦合关断过程的电流流通路径,进而建立耦合关断特性模型并详细分析其作用机制。然后,基于该机制,提出一种考虑器件阻断特性的半控和全控器件串联协调配合策略。最后,仿真验证半控和全控器件串联结构能够改善晶闸管的关断特性,提高双馈入高压直流输电系统抵御CF的能力。     

热开关和多脉冲励磁的类比特高温超导模型磁体的捕获磁通及电磁特性研究EI北大核心CSCD

高温超导磁体因其体积小、高实用性、高场强等优点,在科学研究等领域具有广泛的应用。然而,高温超导带材之间焊接技术的不成熟,很难实现持续电流模式。该文提出一种利用RE-Ba-Cu-O(RE为稀土元素,REBCO)超导片堆叠组成的类比特高温超导模型磁体,该模型磁体不但没有焊接电阻的影响,而且实现持续电流模式。该文说明单片REBCO超导片和由超导片堆叠而成的类比特高温超导模型磁体的结构细节,介绍采用热开关和多脉冲励磁的方法,说明通过COMSOL模拟利用热开关和多脉冲电源对超导片以及类比特高温超导模型磁体进行励磁的过程,证明其能够实现持续电流模式,并对其在持续模式下运行的捕获磁通和电磁特性进行仿真分析以及实验验证。结果表明,热开关和多脉冲励磁的方法可以激励类比特高温超导模型磁体。与传统高温超导磁体相比,由多个超导片堆叠而成的高温超导模型磁体可在无电流引线的情况下实现闭环运行,避免无阻焊接的技术瓶颈。