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碳化硅MOSFET半桥结构中的串扰问题研究

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碳化硅MOSFET半桥结构中的串扰问题研究

作者：许灏华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,以碳化硅MOSFET为代表的宽禁带功率半导体器件凭借其优异性能,逐步应用于高频、高温与大功率等场合。半桥结构作为上述应用场合中最常见的拓扑结构,其串扰问题却限制着碳化硅MOSFET开关速度与效率的发挥。为了抑制串扰,对外电路... 详细信息

近年来,以碳化硅MOSFET为代表的宽禁带功率半导体器件凭借其优异性能,逐步应用于高频、高温与大功率等场合。半桥结构作为上述应用场合中最常见的拓扑结构,其串扰问题却限制着碳化硅MOSFET开关速度与效率的发挥。为了抑制串扰,对外电路参数的调控是一种较为直接且有效的手段。本文围绕碳化硅MOSFET半桥结构中的串扰问题,系统地对外电路参数影响及其调控开展了研究。首先,对比分析了阻性负载与感性负载下碳化硅MOSFET半桥串扰问题的机理与过程,并分别建立了阻性与感性负载下的碳化硅MOSFET串扰电压解析模型。其中,针对阻性负载下的建模提出了一种电路等效方法,实现了上桥臂器件与下桥臂器件电压的解耦。针对感性负载,建立了输入参数仅为器件参数与外电路参数的完全解析模型。为验证模型有效性,搭建了碳化硅MOSFET半桥串扰特性实验平台。其次,利用所建立的串扰电压解析模型,研究了外电路参数对不同负载下碳化硅MOSFET串扰电压的影响及调控,并通过搭建的碳化硅MOSFET半桥串扰特性实验平台进行了验证。包括不同下桥共源极电感下同时改变上桥臂与下桥臂外部驱动电阻对感性负载串扰电压的影响及调控,下桥外部驱动电阻与下桥共源极电感对不同负载下串扰电压的影响及调控。最后,为评估偏置温度不稳定性对碳化硅MOSFET半桥串扰问题的影响以优化外电路参数调控,搭建了碳化硅MOSFET的偏置温度不稳定性实验平台,进行了正向偏置温度不稳定性与负向偏置温度不稳定性实验。实验结果表明,负向偏置温度不稳定性会导致抑制串扰的外电路参数调控范围的缩小。在进行抑制串扰的参数设计时,需提前考虑负向偏置温度不稳定性的影响,按照影响后的阈值电压与串扰电压峰值进行外电路参数设计。

关键词：碳化硅MOSFET 串扰问题影响因素参数调控偏置温度不稳定性

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阻变存储器应用中串扰问题的评估方法

中国战略新兴产业 2017年第4期 75-79页

作者：刘逸飞郑州市第一中学

由于其丰富的物理内涵和广泛的应用前景,忆阻器是近年来相关领域的研究热点。作为忆阻器的一个主要的应用,阻变存储器也得到了人们的诸多关注。但是,阻变存储器的交叉阵列结构存在明显而严重的串扰问题。本文介绍和论证了交叉阵列结构... 详细信息

由于其丰富的物理内涵和广泛的应用前景,忆阻器是近年来相关领域的研究热点。作为忆阻器的一个主要的应用,阻变存储器也得到了人们的诸多关注。但是,阻变存储器的交叉阵列结构存在明显而严重的串扰问题。本文介绍和论证了交叉阵列结构的两种评估方法。结果显示,对于单根位线上拉方法,交叉阵列尺寸不会大于3×3=9 bit,且这一结论与具体的高、低阻态的阻值无关;而对于所有位线上拉方法,忆阻器的高、低阻态比越大,交叉阵列的最大存储容量就越大。

关键词：阻变存储器应用串扰问题评估方法

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电视频道串扰问题的探讨

视听界 1994年第S1期 30-31页

作者：杨永元

距大中城市几十公里的农村,往往既要收看本地电视台的节目,又要收看外地的电视节目,当本地和外地频道相隔较近时,本地的强信号就要串到外地的弱信号内,造成串扰。

关键词：串扰问题电视节目信号电平前端设备特性阻抗天线放大器可看性带阻滤波器启东短路线

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配变台区集中器互相串扰问题的处理

农村电气化 2015年第9期 27-27页

作者：贾海霞贾海燕国网甘肃山丹马场供电公司甘肃山丹734104

国网甘肃山丹马场供电公司10 kV配变台区：锅炉房变电站,采集点30000042,采集点编号0000214241,具备集抄条件,但主站召测失败,造成长期手工抄表。居民楼变电站,采集点65025135,采集点编号0010642062,如紫苑综合楼具备集抄条件,但主站召... 详细信息

国网甘肃山丹马场供电公司10 kV配变台区：锅炉房变电站,采集点30000042,采集点编号0000214241,具备集抄条件,但主站召测失败,造成长期手工抄表。居民楼变电站,采集点65025135,采集点编号0010642062,如紫苑综合楼具备集抄条件,但主站召测失败,造成长期手工抄表。

关键词：集中器集抄串扰问题配变采集点故障描述供电公司山丹马信息采集系统紫苑

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基于碳化硅的电机控制器功率单元设计与研究

基于碳化硅的电机控制器功率单元设计与研究

作者：张宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

第三代宽禁带半导体材料SiC因物理特性优异获得更多关注与研究。因其耐压较高、开关频率较高以及低导通电阻,更加适合代替Si基器件作为功率变换器件,使驱动系统损耗得到降低、效率和可靠性得到提高。随着开关频率的提高,可以改善系统输... 详细信息

第三代宽禁带半导体材料SiC因物理特性优异获得更多关注与研究。因其耐压较高、开关频率较高以及低导通电阻,更加适合代替Si基器件作为功率变换器件,使驱动系统损耗得到降低、效率和可靠性得到提高。随着开关频率的提高,可以改善系统输出电流的质量,减少谐波含量,避免使用滤波器,既可以减小电机转矩脉动和损耗,又减小了系统复杂性。鉴于此,本文对SiC MOSFET作为驱动系统功率转换单元,在高开关频率下的应用技术进行了研究。首先,建立SiC MOSFET器件等效模型及驱动回路等效模型,分析了参数对开关过程的影响,对驱动回路关键参数进行了仿真分析。在此基础上,对在高开关频率的工作条件下,对器件稳定工作影响较大的串扰问题和端电压振荡问题进行分析。针对串扰问题,通过对比各方案的效果,综合考虑,通过增加双电源的供电,使用负压关断的方法以及改进的米勒钳位电路进行抑制,并进行了仿真验证。针对端电压振荡问题,增加了吸收电容电路,并分析了电容容值以及PCB上电容所在位置对抑制效果的影响。在保护电路方面,基于栅极驱动器的过饱和检测功能,对SiC MOSFET进行短路保护。其次,针对SiC MOSFET器件的损耗进行计算,为使计算结果更加准确,更加接近实际情况,综合考虑了电路中重要参数对损耗的影响,并在此基础上设计了散热系统,采用铝散热器结合风冷的方式进行散热。针对SiC MOSFET和散热系统建立热阻等效模型,并通过仿真软件进行仿真,验证了在符合设计要求的情况下,SiC MOSFET的结温未超过最大温度,可以正常工作。最后,对搭建的以SiC MOSFET作为功率器件的逆变器平台进行实验,通过对实验结果的分析,验证了本文设计的驱动电路能够使SiC功率器件在高开关频率下稳定工作,且可以有效降低输出电流谐波含量。

关键词： SiC MOSFET 驱动电路串扰问题开关频率

为ICP光电光谱仪设计的机房电力系统的研讨

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中国环境监测 1989年第3期5卷 28-31页

作者：王文嵩湖南省环境监测中心站

问题的由来从日本岛律公司引进的ICP是N+1式带扫描的多道光电光谱仪。有可扩充联网的16位高级通用微机配套,有射频电源装置作为电感藕合等离子体光源的激励,属于计算机化。

关键词： ICP 电力系统电源装置电感藕合电力电源串扰问题稳压器岛津公司稳压装置自藕变压器

基于串扰特性的Torus网络的性能分析与优化

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基于串扰特性的Torus网络的性能分析与优化

作者：许玮华西南大学

学位级别：硕士

随着CMOS集成工艺进入到超深亚微米以及纳米时代,芯片的特征尺寸越来越小,在单个芯片上要求实现愈来愈复杂的功能,而传统的架构方式及互连技术由于其在带宽、延迟、功耗等方面的瓶颈问题已经无法满足片上系统的需要。片上网络是为了解... 详细信息

随着CMOS集成工艺进入到超深亚微米以及纳米时代,芯片的特征尺寸越来越小,在单个芯片上要求实现愈来愈复杂的功能,而传统的架构方式及互连技术由于其在带宽、延迟、功耗等方面的瓶颈问题已经无法满足片上系统的需要。片上网络是为了解决片上系统多个处理器核之间的互连难题和片上通信问题而提出的一种新方案,目前,片上网络最常用的设计方案是采用光电混合互连结构,该结构采用光网络来进行高速数据传输,电控制层实现对光网络层的控制。现在大部分的研究团队对片上光网络的研究主要集中在光器件、路由器以及网络拓扑结构的设计与优化,在性能评价方面主要关注能耗、吞吐量、时延等指标的分析。光互连网络实质就是由各种硅基波导器件组合而成的网络,然而,串扰是硅基器件所固有的属性,片上光网络中累积的串扰量是制约其性能提高的瓶颈问题,因此将串扰问题作为本文研究的核心技术问题。在此之前,基于串扰问题的分析主要集中在传统结构的光网络中,考虑到改变基本光学器件十字状交叉波导的交叉角度会引入不同量的串扰噪声和插入损耗,因此本文选择最优的十字状波导交叉代替光路由器以及光网络中固定的垂直交叉波导结构,并且发现其能够较好地改善串扰问题,实现性能提升,这为扩大芯片上光互连网络的规模奠定了理论基础。本文主要以Torus为例建立基于串扰特性分析的片上光网络信号传输情况的理论分析模型和仿真模型,为下一步设计具有更优性能的光路由器和网络结构提供了指导。首先本文介绍了光网络中所采用的硅基波导器件的基本结构和工作原理,由直波导和闭环波导设计而成的微环谐振器是实现光开关功能的核心器件,接着给出了交叉波导、平行开关和交叉开关结构的损耗和串扰模型,其中交叉结构不再局限于传统的垂直交叉结构。接下来介绍了Torus网络结构及其采用的五端口路由器结构的基本特点,考虑到优化的交叉角度能够实现更低串扰的引入,因此将该优化方法扩展至路由层与网络层的设计,在此基础上总结出低串扰和低损耗的芯片上光路由器的设计准则,并且给出了路由层和网络层的理论分析模型。最后数值仿真和模拟仿真的分析结果表明,光网络中采用的路由器结构应尽可能减少微环谐振器和交叉结构的数量,在此基础上,通过进一步应用角度优化方法有效地降低串扰噪声、提高信噪比、降低误码率,从而保证系统的通信质量以及实现性能的提升。比如,考虑Torus光网络的规模为6×6,输入光功率为0dBm时,使用优化结构的光网络的信噪比达到23.87dB,相对应用传统的Crux或者Crossbar路由器于光网络中而言,其信噪比分别提升了2.21dB以及9.27dB。基于光器件、路由器和网络层的基本特性以及仿真结果,本文构建了一个片上光网络的信号分析平台来全方位地研究芯片上光交换系统的相关理论机理和技术方案。

关键词：光互连串扰问题 Torus光网络交叉结构性能提升

基于碳纳米材料的新型互连线设计、建模与仿真分析

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基于碳纳米材料的新型互连线设计、建模与仿真分析

作者：程梓晗杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路特征尺寸不断缩小,传统铜互连电阻率过大和可靠性等问题愈发严重,因而我们需要发展新型互连线技术。碳纳米材料因其诸多良好的物理特性,在互连技术应用中有着广阔的前景,可有效地缓解传统铜互连面临的挑战,从而满足延迟小... 详细信息

随着集成电路特征尺寸不断缩小,传统铜互连电阻率过大和可靠性等问题愈发严重,因而我们需要发展新型互连线技术。碳纳米材料因其诸多良好的物理特性,在互连技术应用中有着广阔的前景,可有效地缓解传统铜互连面临的挑战,从而满足延迟小、承载电流密度高和热效应好的互连要求。本论文对基于碳纳米材料的互连进行了结构设计和优化,建立了竖直石墨烯纳米带互连、铜-石墨烯新型异质互连和铜-碳纳米管混合互连的等效电路模型,对比分析了基于碳纳米材料的新型互连线的传输特性、热学性能和串扰问题,相关工作可分为以下几个部分:在第一部分中,为保障信号完整性,采用差分碳纳米管互连结构,建立并简化了相应的等效电路模型。研究了差分碳纳米管互连的传输性能。并在不同的驱动-负载模式下,对比分析了加工工艺参数的波动问题对差分碳纳米管互连线传输性能的影响。在第二部分中,提出竖直石墨烯纳米带互连的概念,建立相应的等效电路模型。研究了竖直石墨烯纳米带互连的电学性能和热学性能,结合在石墨烯纳米带掺杂杂质的概念,分析掺杂后竖直石墨烯纳米带互连线的传输性能,证明竖直石墨烯纳米带互连相较于水平石墨烯纳米带互连的性能优势。在第三部分中,考虑到铜互连良好导电性和较为成熟的工艺水平,以及碳纳米材料可承载电流密度高等特性,提出铜-碳纳米混合互连的新型结构。构建了铜-石墨烯异质互连和铜-碳纳米管混合互连的等效电路模型。铜-石墨烯异质互连线指以石墨烯为铜线保护层的互连结构,基于等效单导体传输线模型,提取出相应的散射电阻、量子电容和动电感等参数,研究了铜-石墨烯异质互连的传输特性和电热特性。铜-碳纳米管互连线指以碳纳米管和铜混合填充材料的新型互连线,碳纳米管的填充有效地提高了铜互连的可承载电流密度。研究了铜-碳纳米管混合互连的电学特性和稳定性,同时对比分析了两根和三根铜-碳纳米管混合互连线的串扰问题。总而言之,本文针对传统铜互连存在的问题和挑战,提出相应技术方案并进行探索研究。开展了新型碳纳米互连的电路建模和特性分析工作。

关键词：互连线铜碳纳米管石墨烯等效电路模型传输性能串扰问题

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微电子学、集成电路

中国无线电电子学文摘 2004年第1期20卷 33-38页