多器件退化参数测试系统的设计以及退化模型的建立
发布时间：2021-05-26 12:26
由于智能设备时常处于长时间工作的状态,在长时间加电的状态下,电子系统内部的元器件的参数将会发生变化,这将导致其性能发生改变,以致于影响整个电子系统乃至整个智能设备的性能。因此,本课题针对常用的控制系统电路中的典型元器件在长期加电状态下的性能变化情况展开进行研究,对于了解整个电子系统的故障演化规律,提升系统可靠性具有重要意义。本文对电子系统中的常见典型易退化器件:薄膜电阻、电解电容、光电耦合器、电磁继电器、MOSFET以及运算放大器进行退化机理分析,并明确其退化参数。在明确了退化参数和相应技术指标的基础上,以LAN和USB的混合总线为基础,加之Labwindows/CVI为基础设计测试软件,结合得出针对器件参数的自动测量系统。基于该自动测量系统,本文完成了各个元器件480小时的退化参数测量和采集,并对测量电路中出现的测量误差进行了理论分析并进行修正。最后采用灰色模型、支持向量机回归以及广义神经网络这三种常用的小样本建模算法对各个器件退化参数演变的趋势进行建模,得出模型后与现有的相关文献以及器件的技术手册分析对比,本文得出的各器件退化参数模型可以表征各个器件在相应工作条件下的性能参数变化,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无源器件退化的研究现状
1.2.2 有源分立器件退化的研究现状
1.2.3 有源集成器件研究现状
1.2.4 参数测量系统研究现状
1.2.5 器件退化建模的研究现状
1.3 本文的结构安排以及主要内容
第2章 典型器件的退化机理分析
2.1 电阻的退化参数确定
2.1.1 电阻退化的机理分析
2.1.2 电阻的典型退化参数
2.2 电解电容的退化参数确定
2.2.1 电解电容退化的机理分析
2.2.2 电解电容的典型退化参数
2.3 光电耦合器的退化参数确定
2.3.1 光电耦合器退化的机理分析
2.3.2 光电耦合器的典型退化参数
2.4 电磁继电器的退化参数确定
2.4.1 电磁继电器退化的机理分析
2.4.2 电磁继电器的典型退化参数
2.5 MOSFET的退化参数确定
2.5.1 MOSFET退化的机理分析
2.5.2 MOSFET的典型退化参数
2.6 运算放大器的退化参数确定
2.6.1 运算放大器退化的机理分析
2.6.2 运算放大器的典型退化参数
2.7 本章小结
第3章 典型器件的退化参数测量系统搭建
3.1 测量需求总体分析
3.2 参数测量系统硬件设计
3.2.1 参数测量系统硬件方案
3.2.2 各器件退化参数的测试电路设计
3.2.3 仪器选型
3.2.4 测量系统通信方式分析
3.2.5 信号转接模块设计
3.3 参数测量系统软件设计
3.3.1 参数测量软件总体框架
3.3.2 软件功能设计
3.3.3 软件界面设计
3.4 本章小结
第4章 典型器件退化模型建立
4.1 测量误差分析
4.1.1 误差分析的目的与意义
4.1.2 电阻退化参数测量电路的误差分析
4.1.3 电解电容退化参数测量电路的误差分析
4.1.4 光电耦合器退化参数测量电路的误差分析
4.1.5 继电器退化参数测量电路的误差分析
4.1.6 MOSFET退化参数测量电路的误差分析
4.1.7 运算放大器退化参数测量电路的误差分析
4.2 数据的预处理
4.2.1 对于阈值电压的误差值的修正
4.2.2 对于电容容值的误差值的修正
4.2.3 对于接触电阻的误差值的修正
4.3 建模方法概述
4.3.1 灰色系统建模
4.3.2 支持向量机回归建模
4.3.3 广义神经网络建模
4.4 典型器件退化模型建立
4.4.1 电阻参数的变化模型
4.4.2 电解电容退化模型
4.4.3 光电耦合器退化模型
4.4.4 电磁继电器退化模型
4.4.5 MOSFET退化模型
4.4.6 运算放大器退化模型
4.5 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaN基肖特基势垒二极管的漏电流传输与退化机制[J]. 任舰,苏丽娜,李文佳,闫大为,顾晓峰. 半导体光电. 2019(06)
[2]基于ATE的FPGA测试技术研究和应用[J]. 王华. 电子与封装. 2018(07)
[3]功率MOSFET寿命预测技术研究[J]. 康锡娥,郜月兰. 微处理机. 2017(05)
[4]宇航用双极器件和光电耦合器位移损伤试验研究[J]. 李铮,于庆奎,罗磊,孙毅,梅博,唐民. 航天器环境工程. 2017(01)
[5]采用LabVIEW编程的OLED光电性能综合测试系统[J]. 王璐薇,张方辉. 微型机与应用. 2016(24)
[6]面向射频系统级封装的自动测试系统[J]. 缪旻,段肖洋,刘晓芳,刘欢. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2016(05)
[7]晶体管输出型光电耦合器长期储存寿命研究[J]. 李洪玉,金雷,陈春霞,欧熠,张佳宁,谢俊聃,成精折. 半导体光电. 2014(02)
[8]存在不稳定失效现象光耦的失效分析研究[J]. 孟猛,张延伟,王旭. 电子产品可靠性与环境试验. 2011(01)
[9]光电耦合器的CTR退化机理及其控制对策[J]. 徐爱斌,李少平,欧叶芳,郑廷圭. 电子产品可靠性与环境试验. 2001(02)
[10]MOSFET热载流子退化/寿命模型参数提取[J]. 杨谟华,于奇,王向展,陈勇,刘玉奎,肖兵,杨沛锋,方朋,孔学东,谭超元,钟征宇. 半导体学报. 2000(03)
博士论文
[1]开关电源多元质量稳健优化设计技术[D]. 周月阁.哈尔滨工业大学 2015
[2]航天电磁继电器贮存可靠性退化试验与评价方法的研究[D]. 王召斌.哈尔滨工业大学 2013
[3]航天继电器可靠性评价及寿命试验方法的研究[D]. 余琼.哈尔滨工业大学 2011
[4]晶体管输出型光电耦合器辐照及其噪声研究[D]. 李应辉.电子科技大学 2010
[5]小子样复杂系统可靠性信息融合方法与应用研究[D]. 冯静.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]基于加速退化试验的模拟IC长寿命评估技术研究[D]. 吴兆希.电子科技大学 2018
[2]一种气体放电管自动测试系统的研究[D]. 史豆豆.西安石油大学 2018
[3]电解电容与光电耦合器的退化参数测量与分析[D]. 季雪松.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于自适应电源调整的FPGA抗退化方法研究[D]. 颜秉泽.哈尔滨工业大学 2017
[5]半桥驱动芯片参数自动测试系统的设计[D]. 朱泳翰.东南大学 2016
[6]基本单元电路的NBTI机制下性能退化分析及改进方法研究[D]. 花修春.华东师范大学 2016
[7]开关电源关键器件失效研究及探测[D]. 徐仕伟.电子科技大学 2016
[8]GaN功率器件自动测试系统的设计与实现[D]. 周洋洋.电子科技大学 2015
[9]基于性能参数退化的航天继电器可靠性建模与评估研究[D]. 孟彦辰.哈尔滨工业大学 2015
[10]基于关键元器件退化的模拟电路行为分析及模型建立[D]. 陈诚.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3206375
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无源器件退化的研究现状
1.2.2 有源分立器件退化的研究现状
1.2.3 有源集成器件研究现状
1.2.4 参数测量系统研究现状
1.2.5 器件退化建模的研究现状
1.3 本文的结构安排以及主要内容
第2章 典型器件的退化机理分析
2.1 电阻的退化参数确定
2.1.1 电阻退化的机理分析
2.1.2 电阻的典型退化参数
2.2 电解电容的退化参数确定
2.2.1 电解电容退化的机理分析
2.2.2 电解电容的典型退化参数
2.3 光电耦合器的退化参数确定
2.3.1 光电耦合器退化的机理分析
2.3.2 光电耦合器的典型退化参数
2.4 电磁继电器的退化参数确定
2.4.1 电磁继电器退化的机理分析
2.4.2 电磁继电器的典型退化参数
2.5 MOSFET的退化参数确定
2.5.1 MOSFET退化的机理分析
2.5.2 MOSFET的典型退化参数
2.6 运算放大器的退化参数确定
2.6.1 运算放大器退化的机理分析
2.6.2 运算放大器的典型退化参数
2.7 本章小结
第3章 典型器件的退化参数测量系统搭建
3.1 测量需求总体分析
3.2 参数测量系统硬件设计
3.2.1 参数测量系统硬件方案
3.2.2 各器件退化参数的测试电路设计
3.2.3 仪器选型
3.2.4 测量系统通信方式分析
3.2.5 信号转接模块设计
3.3 参数测量系统软件设计
3.3.1 参数测量软件总体框架
3.3.2 软件功能设计
3.3.3 软件界面设计
3.4 本章小结
第4章 典型器件退化模型建立
4.1 测量误差分析
4.1.1 误差分析的目的与意义
4.1.2 电阻退化参数测量电路的误差分析
4.1.3 电解电容退化参数测量电路的误差分析
4.1.4 光电耦合器退化参数测量电路的误差分析
4.1.5 继电器退化参数测量电路的误差分析
4.1.6 MOSFET退化参数测量电路的误差分析
4.1.7 运算放大器退化参数测量电路的误差分析
4.2 数据的预处理
4.2.1 对于阈值电压的误差值的修正
4.2.2 对于电容容值的误差值的修正
4.2.3 对于接触电阻的误差值的修正
4.3 建模方法概述
4.3.1 灰色系统建模
4.3.2 支持向量机回归建模
4.3.3 广义神经网络建模
4.4 典型器件退化模型建立
4.4.1 电阻参数的变化模型
4.4.2 电解电容退化模型
4.4.3 光电耦合器退化模型
4.4.4 电磁继电器退化模型
4.4.5 MOSFET退化模型
4.4.6 运算放大器退化模型
4.5 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaN基肖特基势垒二极管的漏电流传输与退化机制[J]. 任舰,苏丽娜,李文佳,闫大为,顾晓峰. 半导体光电. 2019(06)
[2]基于ATE的FPGA测试技术研究和应用[J]. 王华. 电子与封装. 2018(07)
[3]功率MOSFET寿命预测技术研究[J]. 康锡娥,郜月兰. 微处理机. 2017(05)
[4]宇航用双极器件和光电耦合器位移损伤试验研究[J]. 李铮,于庆奎,罗磊,孙毅,梅博,唐民. 航天器环境工程. 2017(01)
[5]采用LabVIEW编程的OLED光电性能综合测试系统[J]. 王璐薇,张方辉. 微型机与应用. 2016(24)
[6]面向射频系统级封装的自动测试系统[J]. 缪旻,段肖洋,刘晓芳,刘欢. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2016(05)
[7]晶体管输出型光电耦合器长期储存寿命研究[J]. 李洪玉,金雷,陈春霞,欧熠,张佳宁,谢俊聃,成精折. 半导体光电. 2014(02)
[8]存在不稳定失效现象光耦的失效分析研究[J]. 孟猛,张延伟,王旭. 电子产品可靠性与环境试验. 2011(01)
[9]光电耦合器的CTR退化机理及其控制对策[J]. 徐爱斌,李少平,欧叶芳,郑廷圭. 电子产品可靠性与环境试验. 2001(02)
[10]MOSFET热载流子退化/寿命模型参数提取[J]. 杨谟华,于奇,王向展,陈勇,刘玉奎,肖兵,杨沛锋,方朋,孔学东,谭超元,钟征宇. 半导体学报. 2000(03)
博士论文
[1]开关电源多元质量稳健优化设计技术[D]. 周月阁.哈尔滨工业大学 2015
[2]航天电磁继电器贮存可靠性退化试验与评价方法的研究[D]. 王召斌.哈尔滨工业大学 2013
[3]航天继电器可靠性评价及寿命试验方法的研究[D]. 余琼.哈尔滨工业大学 2011
[4]晶体管输出型光电耦合器辐照及其噪声研究[D]. 李应辉.电子科技大学 2010
[5]小子样复杂系统可靠性信息融合方法与应用研究[D]. 冯静.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]基于加速退化试验的模拟IC长寿命评估技术研究[D]. 吴兆希.电子科技大学 2018
[2]一种气体放电管自动测试系统的研究[D]. 史豆豆.西安石油大学 2018
[3]电解电容与光电耦合器的退化参数测量与分析[D]. 季雪松.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于自适应电源调整的FPGA抗退化方法研究[D]. 颜秉泽.哈尔滨工业大学 2017
[5]半桥驱动芯片参数自动测试系统的设计[D]. 朱泳翰.东南大学 2016
[6]基本单元电路的NBTI机制下性能退化分析及改进方法研究[D]. 花修春.华东师范大学 2016
[7]开关电源关键器件失效研究及探测[D]. 徐仕伟.电子科技大学 2016
[8]GaN功率器件自动测试系统的设计与实现[D]. 周洋洋.电子科技大学 2015
[9]基于性能参数退化的航天继电器可靠性建模与评估研究[D]. 孟彦辰.哈尔滨工业大学 2015
[10]基于关键元器件退化的模拟电路行为分析及模型建立[D]. 陈诚.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3206375
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