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Novel lateral insulated gate bipolar transistor on SOI substrate for optimizing hot-carrier degradation
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作者 黄婷婷 刘斯扬 +1 位作者 孙伟锋 张春伟 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2014年第1期17-21,共5页
A novel lateral insulated gate bipolar transistor on a silicon-on-insulator substrate SOI-LIGBT with a special low-doped P-well structure is proposed.The P-well structure is added to attach the P-body under the channe... A novel lateral insulated gate bipolar transistor on a silicon-on-insulator substrate SOI-LIGBT with a special low-doped P-well structure is proposed.The P-well structure is added to attach the P-body under the channel so as to reduce the linear anode current degradation without additional process.The influence of the length and depth of the P-well on the hot-carrier HC reliability of the SOI-LIGBT is studied.With the increase in the length of the P-well the perpendicular electric field peak and the impact ionization peak diminish resulting in the reduction of the hot-carrier degradation. In addition the impact ionization will be weakened with the increase in the depth of the P-well which also makes the hot-carrier degradation decrease.Considering the effect of the low-doped P-well and the process windows the length and depth of the P-well are both chosen as 2 μm. 展开更多
关键词 lateral insulated gate bipolar transistor LIGBT SILICON-ON-insulATOR SOI hot-carrier effect HCE optimi-zation
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A dual-gate and dielectric-inserted lateral trench insulated gate bipolar transistor on a silicon-on-insulator substrate 被引量:1
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作者 付强 张波 +1 位作者 罗小蓉 李肇基 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第7期473-477,共5页
In this paper, a novel dual-gate and dielectric-inserted lateral trench insulated gate bipolar transistor (DGDI LTIGBT) structure, which features a double extended trench gate and a dielectric inserted in the drift ... In this paper, a novel dual-gate and dielectric-inserted lateral trench insulated gate bipolar transistor (DGDI LTIGBT) structure, which features a double extended trench gate and a dielectric inserted in the drift region, is proposed and discussed. The device can not only decrease the specific on-resistance Ron,sp , but also simultaneously improve the temperature performance. Simulation results show that the proposed LTIGBT achieves an ultra-low on-state voltage drop of 1.31 V at 700 A·cm-2 with a small half-cell pitch of 10.5 μm, a specific on-resistance R on,sp of 187 mΩ·mm2, and a high breakdown voltage of 250 V. The on-state voltage drop of the DGDI LTIGBT is 18% less than that of the DI LTIGBT and 30.3% less than that of the conventional LTIGBT. The proposed LTIGBT exhibits a good positive temperature coefficient for safety paralleling to handling larger currents and enhances the short-circuit capability while maintaining a low self-heating effect. Furthermore, it also shows a better tradeoff between the specific on-resistance and the turnoff loss, although it has a longer turnoff delay time. 展开更多
关键词 lateral trench insulated gate bipolar transistor specific on-resistance positive temperature coefficient turnoff characteristic
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A high voltage silicon-on-insulator lateral insulated gate bipolar transistor with a reduced cell-pitch
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作者 罗小蓉 王琦 +6 位作者 姚国亮 王元刚 雷天飞 王沛 蒋永恒 周坤 张波 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第2期429-433,共5页
A high voltage(〉 600 V) integrable silicon-on-insulator(SOI) trench-type lateral insulated gate bipolar transistor(LIGBT) with a reduced cell-pitch is proposed.The LIGBT features multiple trenches(MTs):two o... A high voltage(〉 600 V) integrable silicon-on-insulator(SOI) trench-type lateral insulated gate bipolar transistor(LIGBT) with a reduced cell-pitch is proposed.The LIGBT features multiple trenches(MTs):two oxide trenches in the drift region and a trench gate extended to the buried oxide(BOX).Firstly,the oxide trenches enhance electric field strength because of the lower permittivity of oxide than that of Si.Secondly,oxide trenches bring in multi-directional depletion,leading to a reshaped electric field distribution and an enhanced reduced-surface electric-field(RESURF) effect.Both increase the breakdown voltage(BV).Thirdly,oxide trenches fold the drift region around the oxide trenches,leading to a reduced cell-pitch.Finally,the oxide trenches enhance the conductivity modulation,resulting in a high electron/hole concentration in the drift region as well as a low forward voltage drop(Von).The oxide trenches cause a low anode-cathode capacitance,which increases the switching speed and reduces the turn-off energy loss(Eoff).The MT SOI LIGBT exhibits a BV of 603 V at a small cell-pitch of 24 μm,a Von of 1.03 V at 100 A/cm-2,a turn-off time of 250 ns and Eoff of 4.1×10?3 mJ.The trench gate extended to BOX synchronously acts as dielectric isolation between high voltage LIGBT and low voltage circuits,simplifying the fabrication processes. 展开更多
关键词 SILICON-ON-insulATOR lateral insulated gate bipolar transistor conductivity modulation breakdown voltage TRENCH
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Insulated gate bipolar transistor inverter for arc welding 被引量:1
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作者 G.A.Smith 《China Welding》 EI CAS 1992年第2期143-148,共6页
This paper introduces the Insulated gate bipolar transistor(IGBT)in- verter for arc welding.The principle of the inverter,the structure and charac- teristics of IGBT and the current feedback system using LEM current t... This paper introduces the Insulated gate bipolar transistor(IGBT)in- verter for arc welding.The principle of the inverter,the structure and charac- teristics of IGBT and the current feedback system using LEM current transduc- er are discussed.By the measurement of its efficiency and power factor and the tests of welding processes,the developed 150A IGBT inverter proves to be a kind of energy-saving portable power supply for arc welding with broad prospects. 展开更多
关键词 inverter for are welding insulated gate bipolar transistor current feedback
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Low Gate Voltage Operated Multi-emitter-dot H^+ Ion-Sensitive Gated Lateral Bipolar Junction Transistor
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作者 袁珩 张冀星 +4 位作者 张晨 张宁 徐丽霞 丁铭 Patrick J.C 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2015年第2期27-30,共4页
A low gate voltage operated multi-emitter-dot gated lateral bipolar junction transistor (BJT) ion sensor is proposed. The proposed device is composed of an arrayed gated lateral BJT, which is driven in the metal-oxi... A low gate voltage operated multi-emitter-dot gated lateral bipolar junction transistor (BJT) ion sensor is proposed. The proposed device is composed of an arrayed gated lateral BJT, which is driven in the metal-oxidesemiconductor field-effect transistor (MOSFET)-BJT hybrid operation mode. Further, it has multiple emitter dots linked to each other in parallel to improve ionic sensitivity. Using hydrogen ionic solutions as reference solutions, we conduct experiments in which we compare the sensitivity and threshold voltage of the multi-emitter-dot gated lateral BJT with that of the single-emitter-dot gated lateral BJT. The multi-emitter-dot gated lateral BJT not only shows increased sensitivity but, more importantly, the proposed device can be operated under very low gate voltage, whereas the conventional ion-sensitive field-effect transistors cannot. This special characteristic is significant for low power devices and for function devices in which the provision of a gate voltage is difficult. 展开更多
关键词 BJT MOSFET Ion-Sensitive gated lateral bipolar Junction transistor Low gate Voltage Operated Multi-emitter-dot H
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SiC gate-controlled bipolar field effect composite transistor with polysilicon region for improving on-state current
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作者 段宝兴 罗开顺 杨银堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期657-662,共6页
A novel silicon carbide gate-controlled bipolar field effect composite transistor with poly silicon region(SiC GCBTP)is proposed.Different from the traditional electrode connection mode of SiC vertical diffused MOS(VD... A novel silicon carbide gate-controlled bipolar field effect composite transistor with poly silicon region(SiC GCBTP)is proposed.Different from the traditional electrode connection mode of SiC vertical diffused MOS(VDMOS),the P+region of P-well is connected with the gate in SiC GCBTP,and the polysilicon region is added between the P+region and the gate.By this method,additional minority carriers can be injected into the drift region at on-state,and the distribution of minority carriers in the drift region will be optimized,so the on-state current is increased.In terms of static characteristics,it has the same high breakdown voltage(811 V)as SiC VDMOS whose length of drift is 5.5μm.The on-state current of SiC GCBTP is 2.47×10^(-3)A/μm(V_(G)=10 V,V_(D)=10 V)which is 5.7 times of that of SiC IGBT and 36.4 times of that of SiC VDMOS.In terms of dynamic characteristics,the turn-on time of SiC GCBTP is only 0.425 ns.And the turn-off time of SiC GCBTP is similar to that of SIC insulated gate bipolar transistor(IGBT),which is 114.72 ns. 展开更多
关键词 Si C power device on-state current bipolar vertical diffused MOS(VDMOS) insulated gate bipolar transistor(IGBT)
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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
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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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汽车用功率器件及模块的可靠性试验方法研究
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作者 侯旎璐 余江川 +1 位作者 汪洋 杨永兴 《电子产品可靠性与环境试验》 2025年第1期102-108,共7页
功率器件及模块是电力电子组件和系统中重要的组成部分,也是汽车动力驱动的核心部件,并且直接影响着汽车的安全性与可靠性。首先,对半导体功率器件及模块的功能和结构进行了介绍;其次,对车用相关器件及模块的可靠性试验标准进行了讨论,... 功率器件及模块是电力电子组件和系统中重要的组成部分,也是汽车动力驱动的核心部件,并且直接影响着汽车的安全性与可靠性。首先,对半导体功率器件及模块的功能和结构进行了介绍;其次,对车用相关器件及模块的可靠性试验标准进行了讨论,研究比较了所用的试验方法;然后,以绝缘栅双极晶体管器件和模块为例强调了不同试验方法关注的关键参数指标和可靠性试验项目;最后,结合实际可靠性验证中发现的重点项目和薄弱环节进行了说明,并对几种不同的标准和指南的应用进行了讨论和总结。 展开更多
关键词 功率器件 绝缘栅双极晶体管模块 可靠性试验 加速寿命试验 标准
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IGBT栅极振荡机理与抑制方法研究
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作者 张浚坤 雷二涛 +3 位作者 金莉 马凯 夏晨阳 王茜睿 《电气传动》 2025年第3期35-42,共8页
现代电力电子技术的不断发展推动了IGBT在交流电机驱动、变频器、开关电源及新能源行业的广泛应用。IGBT在应用过程中,由于电路拓扑和系统工况复杂多变,栅极波形振荡的问题普遍存在,如何认识振荡机理并抑制振荡成为IGBT安全稳定应用的... 现代电力电子技术的不断发展推动了IGBT在交流电机驱动、变频器、开关电源及新能源行业的广泛应用。IGBT在应用过程中,由于电路拓扑和系统工况复杂多变,栅极波形振荡的问题普遍存在,如何认识振荡机理并抑制振荡成为IGBT安全稳定应用的基础。从IGBT内部寄生参数结构和开关过程出发,详细介绍了IGBT栅极开通振荡、关断振荡和短路振荡,推导了开通栅极振荡过程的数学模型及射频振荡(关断振荡与短路振荡)的正反馈振荡机理,提出加入负反馈或降低正反馈增益的修正措施。通过改进不同振荡的实验,验证了抑制措施的有效性,提高了IGBT应用的稳定性与可靠性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 栅极振荡机理 抑制方法 正反馈
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基于传递函数的IGBT模块结温估计及老化监测方法
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作者 孙谢鹏 杜明星 胡经纬 《天津理工大学学报》 2025年第1期36-43,共8页
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的Cauer模型与可靠性密切相关,因此研究Cauer模型及其参数的提取方法具有重要的实际意义。基于此,以三阶Cauer模型为例,研究了基于底板温度传递函数的热网络模型参数... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的Cauer模型与可靠性密切相关,因此研究Cauer模型及其参数的提取方法具有重要的实际意义。基于此,以三阶Cauer模型为例,研究了基于底板温度传递函数的热网络模型参数提取方法,并利用该模型实现了结温准确估计和老化状态监测。首先,建立了底板温度传递函数与热网络模型参数的关系,确定了三阶Cauer频域模型的热阻和热容。其次,根据得到的三阶Cauer频域模型反推出结温传递函数,进而求得结温表达式,实现IGBT模块结温估计并实验验证其准确性。最后,将该方法与国际电工委员会(international electrotechnical commission, IEC)标准下的总热阻计算方法相比,计算误差小于1%,且实现了结温的准确估计。此外,基于此方法可以实现对IGBT模块、热界面材料(thermal interface material, TIM)和散热片散热效果的状态监测。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 Cauer频域模型 传递函数 结温估计 状态监测
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基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法
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作者 胡震 崔曼 +1 位作者 吴晓华 施涛 《电工技术学报》 北大核心 2025年第2期452-462,共11页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGB... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGBT模块健康状态的在线监测是提升功率器件可靠性、实现能量转换系统安全高效运行的重要保障。该文提出一种基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法,实现IGBT键合线和焊料层热疲劳损伤的在线监测和诊断,避免IGBT模块因热损伤累积超过安全阈值而突发失效,提升能量转换系统的可靠性。首先,考虑焊料层老化对模块内部热流路径的影响而引起基板空间多点位温度分布的改变,建立基于基板多点位温度差异度(T_(P))的焊料层疲劳老化在线监测模型,通过离线加速老化测试方法建立▽T_(P)和芯片至基板热阻抗(Z_(JC))的数据库,在应用中通过▽T_(P)调用(Z_(JC))实现焊料层健康状态的在线诊断;其次,建立IGBT混合老化模式下器件通态功率损耗的计算模型,提出基于通态损耗的集-射通态电压(V_(ce-on))的逆向计算方法,基于更新的Z_(JC)值计算芯片结温(T_(J)),将集电极电流I_(C)和T_(J)输入健康IGBT模块的I_(C)-T_(J)-V_(ce-on)数据库中调用当前结温下的V_(ce-on,data),消除焊料层老化引起的结温上升对V_(ce-on)的影响,基于V_(ce-on)和V_(ce-on,data)的偏差对键合线老化状态做出诊断。仿真和实验结果表明所提方法的有效性,在实验环境下诊断误差约为3%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 在线监测 可靠性能 健康状态
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基于神经网络的绝缘栅双极型晶体管开关损耗预测
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作者 王长华 李祥雄 +1 位作者 梁顺发 陈荣东 《电气技术》 2025年第3期42-48,共7页
针对级联储能应用领域大量绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关损耗难以准确在线测量的问题,引入误差反向传播神经网络,建立IGBT开关损耗预测模型。首先采用级联H桥功率模块搭建开关损耗动态测试系统,通过调整直流母线电压、交流电流及冷却... 针对级联储能应用领域大量绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关损耗难以准确在线测量的问题,引入误差反向传播神经网络,建立IGBT开关损耗预测模型。首先采用级联H桥功率模块搭建开关损耗动态测试系统,通过调整直流母线电压、交流电流及冷却液温度,获得大量测试数据;然后将影响IGBT开关损耗的3个主要因素——集射极电压、集电极电流、结温作为预测模型的输入,采用粒子群优化算法优化开关损耗预测模型的初始权值和阈值,以提升预测开通损耗、关断损耗及二极管反向关断损耗的准确度并加速学习规律的收敛;最后与随机给定初始权值及阈值的开关损耗预测模型进行对比分析。结果表明,引入粒子群优化算法所建立的开关损耗预测模型的预测准确度更高,针对50组随机验证数据的最大百分误差为3.3%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 开关损耗预测 神经网络 粒子群优化算法
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光伏发电系统IGBT寿命评估研究
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作者 丁泽祥 《电工电气》 2025年第2期32-37,共6页
传统绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件可靠性评估常采用过电压、过电流测试或功率循环与热测试法,但这些方法数据获取条件严苛且无法将加速实验数据与实际使用寿命建立联系。提出了一种通过Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型将二者联系... 传统绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件可靠性评估常采用过电压、过电流测试或功率循环与热测试法,但这些方法数据获取条件严苛且无法将加速实验数据与实际使用寿命建立联系。提出了一种通过Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型将二者联系的方法,分析了IGBT器件可靠性和其内部结温的关系,进行功率损耗计算、电热等效模型搭建,更精确模拟IGBT在实际工作中的电热行为。依据仿真数据建立Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型,避免了传统方法中加速实验结果与实际情况脱节的问题。仿真结果表明,该研究对IGBT器件的寿命评估准确有效,为IGBT器件可靠性评估提供了一种新的策略,有助于提高IGBT器件的可靠性和稳定性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 结温检测 电热等效模型 功率损耗 寿命预测
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高压IGBT变频器维护及检测方法分析
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作者 刘君 《科技资讯》 2025年第1期61-63,共3页
绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)具有开关速度快、损耗小的特点,可以进行高频开关控制,适用于变频器等高效能电源控制设备。高压变频器通过控制IGBT导通和截止时间及导通角,实现对电动机的频率和电流等参数... 绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)具有开关速度快、损耗小的特点,可以进行高频开关控制,适用于变频器等高效能电源控制设备。高压变频器通过控制IGBT导通和截止时间及导通角,实现对电动机的频率和电流等参数进行精准调控,从而满足不同负载条件下的运行要求,保证电动机运行的稳定性和效率。对变频器进行正确的维护和检测可以提高其使用年限和及时发现安全隐患,保证设备有效并稳定地运行。 展开更多
关键词 高压绝缘栅双极型晶体管 变频器维护 光纤通信 波形检测
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Ultralow turnoff loss dual-gate SOI LIGBT with trench gate barrier and carrier stored layer 被引量:1
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作者 何逸涛 乔明 张波 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第12期424-429,共6页
A novel ultralow turnoff loss dual-gate silicon-on-insulator (SOI) lateral insulated gate bipolar transistor (LIGBT) is proposed. The proposed SOI LIGBT features an extra trench gate inserted between the p-well an... A novel ultralow turnoff loss dual-gate silicon-on-insulator (SOI) lateral insulated gate bipolar transistor (LIGBT) is proposed. The proposed SOI LIGBT features an extra trench gate inserted between the p-well and n-drift, and an n-type carrier stored (CS) layer beneath the p-well. In the on-state, the extra trench gate acts as a barrier, which increases the cartier density at the cathode side of n-drift region, resulting in a decrease of the on-state voltage drop (Von). In the off-state, due to the uniform carder distribution and the assisted depletion effect induced by the extra trench gate, large number of carriers can be removed at the initial turnoff process, contributing to a low turnoff loss (Eoff). Moreover, owing to the dual-gate field plates and CS layer, the carrier density beneath the p-well can greatly increase, which further improves the tradeoff between Eoff and Von. Simulation results show that Eoff of the proposed SOI LIGBT can decrease by 77% compared with the conventional trench gate SOI LIGBT at the same Von of 1.1 V. 展开更多
关键词 lateral insulated gate bipolar transistor (LIGBT) turnoff loss trench gate barrier carrier storedlayer
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Improving dynamic characteristics for IGBTs by using interleaved trench gate
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作者 吴毅帆 邓高强 +2 位作者 谭琛 梁世维 王俊 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期636-643,共8页
A novel trench insulated gate bipolar transistor(IGBT) with improved dynamic characteristics is proposed and investigated. The poly gate and poly emitter of the proposed IGBT are arranged alternately along the trench.... A novel trench insulated gate bipolar transistor(IGBT) with improved dynamic characteristics is proposed and investigated. The poly gate and poly emitter of the proposed IGBT are arranged alternately along the trench. A self-biased p-MOSFET is formed on the emitter side. Owing to this unique three-dimensional(3D) trench architecture, both the turnoff characteristic and the turn-on characteristic can be greatly improved. At the turn-off moment, the maximum electric field and impact ionization rate of the proposed IGBT decrease and the dynamic avalanche(DA) is suppressed. Comparing with the carrier-stored trench gate bipolar transistor(CSTBT), the turn-off loss(E_(off)) of the proposed IGBT also decreases by 31% at the same ON-state voltage. At the turn-on moment, the built-in p-MOSFET reduces the reverse displacement current(I_(G_dis)), which is conducive to lowing dI_(C)/d_(t). As a result, compared with the CSTBT with the same turn-on loss(E_(on)), at I_(C) = 20 A/cm^(2), the proposed IGBT decreases by 35% of collector surge current(I_(surge)) and 52% of dI_(C)/d_(t). 展开更多
关键词 insulated gate bipolar transistor(IGBT) dynamic avalanche(DA) dI_C/d_t
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基于GRU神经网络的电动汽车IGBT模块剩余寿命预测研究 被引量:1
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作者 李新宇 孟子民 +1 位作者 盛光鸣 刘志峰 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第11期25-32,共8页
为获取老旧电动汽车中拆解的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在再制造时的剩余寿命,提出经典循环神经网络的变体,即GRU神经网络的IGBT模块剩余寿命预测模型。分析IGBT模块的内部结构及老化失效机理,明确老化失效的具体形式,结合IGBT模块... 为获取老旧电动汽车中拆解的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在再制造时的剩余寿命,提出经典循环神经网络的变体,即GRU神经网络的IGBT模块剩余寿命预测模型。分析IGBT模块的内部结构及老化失效机理,明确老化失效的具体形式,结合IGBT模块功率循环试验的老化数据,确定通态饱和压降作为模块老化失效特征量。通过试验构建最优参数的GRU神经网络剩余寿命预测模型,完成对老化失效特征量的预测,并与同样是经典循环神经网络另一种变体LSTM网络预测模型进行对比。结果表明:经过优化参数的GRU网络模型的均方根误差为0.0046,平均绝对误差为0.0041,决定系数为99.96%,相对LSTM网络精度更高,更适合所选IGBT模块的剩余寿命预测,同时检测的时间成本更低,更能提高IGBT模块再制造时的检测与生产效率。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 GRU 神经网络 剩余寿命预测
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基于注意力机制的CNN-BiLSTM的IGBT剩余使用寿命预测 被引量:2
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作者 张金萍 薛治伦 +3 位作者 陈航 孙培奇 高策 段宜征 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第4期373-379,共7页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性问题,提出了一种融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)网络和注意力机制的剩余使用寿命(RUL)预测模型,可用于IGBT的寿命预测。模型中使用CNN提取特征参数,BiLSTM提取时序信息,注意力机制... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性问题,提出了一种融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)网络和注意力机制的剩余使用寿命(RUL)预测模型,可用于IGBT的寿命预测。模型中使用CNN提取特征参数,BiLSTM提取时序信息,注意力机制加权处理特征参数。使用IGBT加速老化数据集对提出的模型进行验证。结果表明,对比自回归差分移动平均(ARIMA)、长短期记忆(LSTM)、多层LSTM(Multi-LSTM)、 BiLSTM预测模型,在均方根误差和决定系数等评价指标方面该模型的性能最优。验证了提出的寿命预测模型对IGBT失效预测是有效的。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 失效预测 加速老化 长短期记忆(LSTM) 注意力机制 卷积神经网络(CNN)
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基于Bo-BiLSTM网络的IGBT老化失效预测方法 被引量:2
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作者 万庆祝 于佳松 +1 位作者 佟庆彬 闵现娟 《电气技术》 2024年第3期1-10,共10页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)受热应力冲击后对其进行老化失效预测精度不高的情况,提出一种基于贝叶斯优化(Bo)-双向长短期记忆(BiLSTM)网络的IGBT老化失效预测方法。首先分析IGBT模块老化失效原理,然后基于NASA老化实验数据集建立失... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)受热应力冲击后对其进行老化失效预测精度不高的情况,提出一种基于贝叶斯优化(Bo)-双向长短期记忆(BiLSTM)网络的IGBT老化失效预测方法。首先分析IGBT模块老化失效原理,然后基于NASA老化实验数据集建立失效特征数据库,最后利用Matlab软件构造Bo-BiLSTM网络预测失效特征参数数据。选取常用回归预测性能评估指标将长短期记忆(LSTM)网络模型、BiLSTM网络模型与Bo-BiLSTM网络模型的预测结果进行对比分析。结果表明,Bo-BiLSTM网络的模型拟合精度更高,基于Bo-BiLSTM网络的IGBT老化失效预测方法具有较好的预测效果,能够应用于IGBT的失效预测。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 贝叶斯优化 双向长短期记忆(BiLSTM)网络 老化失效预测
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基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究
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作者 赖伟 李涵锐 +4 位作者 李辉 荆海燕 于凯 姚然 陈民铀 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期8189-8200,I0023,共13页
牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系... 牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。 展开更多
关键词 电力机车 绝缘栅双极晶体管模块 形态演化模拟 剩余寿命模型
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