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基于电致发光效应的光学电压传感器

中国光学 2016年第1期9卷 30-40页

作者：李长胜王伟岐北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院光电工程系北京100191

本文综述了基于电致发光效应的光学电压传感器机理、分类及其主要特性,分析总结了此类传感器的研究现状及其存在的主要问题,同时提出未来研究课题的建议。电致发光型电压传感器的主要优点在于不需要载波光源,因而可以有效避免以往光学... 详细信息

本文综述了基于电致发光效应的光学电压传感器机理、分类及其主要特性,分析总结了此类传感器的研究现状及其存在的主要问题,同时提出未来研究课题的建议。电致发光型电压传感器的主要优点在于不需要载波光源,因而可以有效避免以往光学电压器中工作光源性能不稳定所引起的传感器性能变化;此外,此类电压传感器结构简单、体积小、重量轻、成本低,可以实现较高的性能价格比。今后研究的主要问题包括合理选择电压传感材料与器件、提高传感器的温度和湿度稳定性等。电致发光型电压传感器在电力工业和航空航天等领域的科学研究与实验中将具有广泛的应用前景。

关键词：光学电压传感器电致发光效应电致发光材料发光二极管

基于电致发光效应的SiC MOSFET结温提取方法研究

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基于电致发光效应的SiC MOSFET结温提取方法研究

作者：冒俊杰浙江大学

学位级别：硕士

功率器件的结温提取是实现其状态监测、可靠性评估和健康管理的重要基础。面对新一代的SiC功率器件,传统的结温提取方法也面临着新的挑战。本文在总结现有SiC MOSFET器件结温提取方法的基础上,从SiC MOSFET的电致发光这一科学现象出发,... 详细信息

功率器件的结温提取是实现其状态监测、可靠性评估和健康管理的重要基础。面对新一代的SiC功率器件,传统的结温提取方法也面临着新的挑战。本文在总结现有SiC MOSFET器件结温提取方法的基础上,从SiC MOSFET的电致发光这一科学现象出发,提出了一种非接触式的具备固有电气隔离的结温提取方法,并开展了深入的研究。首先,分析了SiC MOSFET体二极管电致发光的机理,并且构建了光谱定标测试平台,对目标芯片的可见光进行光谱特征参数的定标测试和热相关性分析,研究芯片温度、导通电流等相关工况参数对光谱特征参数的影响规律,为挖掘热灵敏度高、检测方便的温敏光参数提供评价准则。其次,提出了基于电致发光效应的SiC MOSFET结温提取方法。基于评判准则,选取了电致发光光谱中灵敏度高、可检测性强的具有负温度系数的特征峰光强作为温敏光参数,并设计了包含光筛、光导环节和光电检测电路的光电检测系统用于特征峰提取。设计了通过体二极管正向电流测试进行校正的流程,来建立光电检测电压与温度和电流的函数关系。通过对电致发光光强进行检测,并辅以电流的同步测量,实现了SiC MOSFET的结温提取。推导了器件高频开关过程中结温推导的表达式,并在Buck电路拓扑中验证了该结温检测方法在功率器件高频开关过程中实现动态结温提取的可行性。并且将提出的基于电致发光效应的SiC MOSFET结温提取方法与NTC、热阻网络法、温敏电参数进行综合对比。最后,提出了基于电致发光效应的SiC MOSFET结温和电流同步提取方法。分析了基于双特征峰检测实现同时提取器件结温和电流的基本原理,并设计了同时检测双特征峰的光电检测系统,通过体二极管正向电流测试完成校正流程和函数模型的建立。推导了结温和电流的解耦算法,在Buck电路拓扑中验证了基于双特征峰检测的动态结温和电流提取的可行性。该方法无需电流辅助检测,相较于基于单个特征峰检测的结温提取方法在成本上具有较大优势。

关键词：可靠性碳化硅MOSFET 电致发光效应结温提取电流提取

ZnS…Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国光学 2017年第4期10卷 514-521页

作者：李长胜陈佳王伟岐郑岩北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院光电工程系北京100191 上海科润光电技术有限公司上海201619

利用ZnS…Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合,设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元,实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器,并选择其开路电压作为传感器的输... 详细信息

利用ZnS…Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合,设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元,实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器,并选择其开路电压作为传感器的输出信号。在同一外加电压条件下,梯形电极区域内的电场分布是不均匀的,因而不同场点的发光亮度不同。通过测量梯形电极区域内2个不同发光点的发光强度随外加电压的变化,并对两路输出电压传感信号进行数据拟合与计算,可获知被测电压的有效值,并可实现对输出信号温度漂移的补偿。在-40~60℃范围内,采用上述温度漂移补偿方法测量了有效值在0.7~1.5 k V范围内的工频电压,传感器输出信号的非线性误差低于1.6%,验证了该温度漂移补偿方法的有效性。

关键词：光学电压传感器电致发光效应高电压测量温度漂移补偿

ZnS:Cu电致发光薄膜的交流电压传感特性

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激光杂志 2016年第11期37卷 6-9页

作者：陈佳李长胜郭素文郑岩北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 上海科润光电技术有限公司上海201619

实验研究了ZnS:Cu电致发光薄膜材料的交流电压传感特性。将被测交流电压直接施加于电致发光薄膜样品,通过测量样品的发光亮度与外加电压之间的关系实现了电压测量。在25℃室温条件下,实验测量了有效值为50V至350V的工频交流电压,发现样... 详细信息

实验研究了ZnS:Cu电致发光薄膜材料的交流电压传感特性。将被测交流电压直接施加于电致发光薄膜样品,通过测量样品的发光亮度与外加电压之间的关系实现了电压测量。在25℃室温条件下,实验测量了有效值为50V至350V的工频交流电压,发现样品的发光亮度与被测电压有效值之间具有较好的线性关系,实验数据的非线性误差低于2.8%;实验研究了样品的发光亮度、发光阈值电压以及击穿电压与被测电压频率之间的相关性。结果表明,该电致发光薄膜样品的发光亮度随被测电压频率变化关系曲线存在极大值,发光阈值电压和击穿电压均随被测电压频率的增加而降低。

关键词：光学电压传感器电致发光效应 ZnS:Cu电致发光薄膜