论文部分内容阅读
IGBT是目前最具创新性的功率器件,广泛应用于风力发电的变流装置和航空航天的控制系统等领域,其可靠性直接关系整个系统的安全运行,使得其可靠性评估成为现今研究的热点。IGBT器件中的低频噪声包含其材料和内部载流子微观运动的重要信息,可以用于研究IGBT器件内部缺陷和了解内部电荷传输机制。低频噪声检测是建立电子器件内在现象和外在表现、噪声特性与可靠性表征联系的关键任务。
本课题以IGBT单管为研究对象,在研究IGBT的低频噪声的统计特性和物理特性的基础上,设计IGBT低频噪声检测系统,实现IGBT低频噪声的无损检测。完成的具体工作如下:1).研究半导体器件低频噪声理论基础、低频噪声检测基本参量和低频噪声检测技术;分析IGBT器件的内部结构特性、工作特性和小信号等效电路模型,建立IGBT器件漏极电压噪声模型;确定IGBT器件低频噪声检测方案。2).设计IGBT低频噪声检测系统。主要包括硬件测量系统和软件分析平台两个部分:其中的硬件测量系统包含电源系统、低噪声IGBT偏置电路、低噪声前置放大器及高速数据采集卡四个部分,设计并分析每个模块的噪声特性和工作特性;软件分析是在LabVIEW编程环境下搭建的低频噪声分析平台,主要完成由高速数据采集卡采集的低频噪声数据时间序列和功率谱密度的显示和分析以及IGBT低频噪声数据的存储和检测报告的打印;3).以吉林华微电子股份有限公司提供的JCS4N80F型IGBT单管正常器件和经过高温反偏实验后的两类器件作为检测对象,分别检测两类器件的低频噪声时间序列和频谱,完成该低频噪声数据时间序列和频谱的分析。
实验结果表明,该检测系统性能良好,能够准确的获取IGBT器件的低频噪声数据并完成其频谱分析功能。通过本课题的探索和研究,将为IGBT器件低频噪声检测提供准确可行的方法和技巧,为IGBT器件的可靠性表征和故障诊断提供有力的支撑。
本课题以IGBT单管为研究对象,在研究IGBT的低频噪声的统计特性和物理特性的基础上,设计IGBT低频噪声检测系统,实现IGBT低频噪声的无损检测。完成的具体工作如下:1).研究半导体器件低频噪声理论基础、低频噪声检测基本参量和低频噪声检测技术;分析IGBT器件的内部结构特性、工作特性和小信号等效电路模型,建立IGBT器件漏极电压噪声模型;确定IGBT器件低频噪声检测方案。2).设计IGBT低频噪声检测系统。主要包括硬件测量系统和软件分析平台两个部分:其中的硬件测量系统包含电源系统、低噪声IGBT偏置电路、低噪声前置放大器及高速数据采集卡四个部分,设计并分析每个模块的噪声特性和工作特性;软件分析是在LabVIEW编程环境下搭建的低频噪声分析平台,主要完成由高速数据采集卡采集的低频噪声数据时间序列和功率谱密度的显示和分析以及IGBT低频噪声数据的存储和检测报告的打印;3).以吉林华微电子股份有限公司提供的JCS4N80F型IGBT单管正常器件和经过高温反偏实验后的两类器件作为检测对象,分别检测两类器件的低频噪声时间序列和频谱,完成该低频噪声数据时间序列和频谱的分析。
实验结果表明,该检测系统性能良好,能够准确的获取IGBT器件的低频噪声数据并完成其频谱分析功能。通过本课题的探索和研究,将为IGBT器件低频噪声检测提供准确可行的方法和技巧,为IGBT器件的可靠性表征和故障诊断提供有力的支撑。