基于IGBT的低频噪声检测系统

发布时间：2020-03-23 08:58

【摘要】：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。
【图文】：

框图,低频噪声,分析仪

T 器件的晶圆级低频噪声检测以及集 DC、C-V 和 G-D 低度检测系统[30-33]；2014 年，由 RafaelPuyol 等人设计的用集成电路，虽然能够提供更高的测量精度，但由于其专用导体器件的低频噪声测量[34]；在 2017 年 ICNF 会议上由 M薄膜晶体管低频噪声检测的系统整体框图如图 1-2 所示[12件、电池组、低噪声电压/电流放大器 SR560/570 以及动、示波器等商用仪器设备构成。GDSSR560/570 动态信号分析仪数字电压表示波器电脑DUT图 1-2 低频噪声测量系统框图电源测量单元（SMU）偏置，，三轴屏蔽电缆

低噪声,电流源,电池组,电压源

技术通常无法用于低频噪声测量，因为在该系水平 1/f 噪声[13]。因此，高容量电池通常联电阻的方式提供电流偏置，在电池不提压或电流源。压或电流会随着使用时间而下降，而下降复测量的过程中电池为待测器件所提供的组提供的电压值只能是离散的单个电池电电阻分压的方式，但在这种情况下，为了够大的电流，这将使得电池放电问题变得低的电流时，会表现为极低噪声、高稳定源如图 2-15 所示。其中的高阻值电阻 R 与；电容 C 用于滤除电阻产生的热噪声。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN322.8;TB535.3

【参考文献】