某钝感电底火电磁环境适应性模拟研究及结构优化设计
发布时间：2020-12-09 23:25
本文以某桥丝式电底火为基础,采用平面接触式封装结构,以半导体桥替代桥丝作为该电底火的换能元。采用有限元分析的方法,对电磁能量作用于SCB电底火的整个过程进行了电热仿真模拟,分析了各结构参量对该电底火的电磁环境适应性的影响规律,优化了结构设计,并通过恒流安全性实验和电磁环境实验研究了该电底火的发火性能和电磁环境适应性。得到的主要结论如下:(1)由Ansys仿真得知,在恒流加载的条件下,桥区的温度在初始阶段呈指数型递增,接着慢慢趋于平衡直到结束,整个电流加载的过程中,药剂和绝缘垫片是热传导的主要介质。而将加载条件变为静电脉冲放电时,发现由于静电作用时间极短,能量无法进行有效传递,温度主要集中在半导体桥芯片上,在国军标下桥膜温度最高值为378K,美军标下温度最高值为1268K。(2)在恒流作用方式下,桥区的最高温度随着药剂导热系数的增加而呈指数关系递减,环境温度对桥区的温升速率影响较小,导热系数大且薄的绝缘材料具有更好的散热性能;而在静电放电作用方式下,药剂、环境温度和绝缘材料的性质对SCB电底火的抗静电性能基本没有影响。(3)根据桥区温升数值模拟计算结果得知,随着桥体周围材料散热系数的增加...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 半导体桥火工品国内外研究现状
1.2.1 SCB技术发展情况
1.2.2 SCB火工品作用过程理论模拟国内外研究现状
1.2.3 电磁环境对电火工品的作用国内外研究现状
1.3 论文主要研究工作
2 SCB点火器件有限元电-热仿真模拟
2.1 有限元分析及基本流程
2.1.1 有限元热分析
2.1.2 物理过程与基本假设
2.1.3 仿真模型的建立
2.1.4 定义单元类型和材料属性以及网格划分
2.1.5 求解与后处理
2.2 电磁能量对器件的作用过程分析
2.2.1 连续电磁波作用过程分析
2.2.2 静电作用过程分析
2.3 定电流作用下电热仿真
2.3.1 仿真结果与分析
2.4 静电放电作用下电热仿真
2.4.1 串联电阻为5000Ω仿真结果与分析
2.4.2 串联电阻为500Ω仿真结果与分析
2.5 不同因素对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.1 药剂对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.2 环境温度对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.3 绝缘垫片材料对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.4 结构对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.6 本章小结
3 SCB点火器件在电磁环境中桥区温升过程数值模拟
3.1 数值仿真模型
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型
3.2 恒电流作用下数值模拟分析
3.2.1 计算与分析
3.3 静电作用下数值模拟分析
3.3.1 计算与分析
3.4 不同因素对桥区升温的影响规律
3.4.1 散热系数对桥体温升过程的影响规律
3.4.2 环境温度对桥体温升过程的影响规律
3.4.3 桥体质量对桥体温升过程的影响规律
3.5 本章小结
4 SCB点火器件结构设计
4.1 结构参数的选择
4.1.1 绝缘垫片材料的选择
4.1.2 药剂的选择
4.1.3 结构的选择
4.2 本章小结
5 SCB点火器件恒流安全性实验研究
5.1 实验原理及样品
5.2 恒流感度试验
5.2.1 恒流感度试验数据
5.3 1A1W5min不发火实验
5.3.1 1A1W5min不发火实验结果与分析
5.3.2 1A1W5min不发火实验对火工品电爆性能的影响
5.4 红外测温实验
5.4.1 实验线路及仪器设备
5.4.2 恒流作用下桥区温度变化规律的研究
5.5 本章小结
6 SCB点火器件电磁环境实验研究
6.1 点火器件射频注入实验
6.1.1 敏感频率的选择
6.1.2 定功率条件下的射频注入实验
6.2 GTEM电场辐照实验
6.3 本章小结
7 全文总结
致谢
参考文献
附录
本文编号：2907649
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 半导体桥火工品国内外研究现状
1.2.1 SCB技术发展情况
1.2.2 SCB火工品作用过程理论模拟国内外研究现状
1.2.3 电磁环境对电火工品的作用国内外研究现状
1.3 论文主要研究工作
2 SCB点火器件有限元电-热仿真模拟
2.1 有限元分析及基本流程
2.1.1 有限元热分析
2.1.2 物理过程与基本假设
2.1.3 仿真模型的建立
2.1.4 定义单元类型和材料属性以及网格划分
2.1.5 求解与后处理
2.2 电磁能量对器件的作用过程分析
2.2.1 连续电磁波作用过程分析
2.2.2 静电作用过程分析
2.3 定电流作用下电热仿真
2.3.1 仿真结果与分析
2.4 静电放电作用下电热仿真
2.4.1 串联电阻为5000Ω仿真结果与分析
2.4.2 串联电阻为500Ω仿真结果与分析
2.5 不同因素对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.1 药剂对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.2 环境温度对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.3 绝缘垫片材料对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.5.4 结构对点火器件电磁环境适应性的影响规律
2.6 本章小结
3 SCB点火器件在电磁环境中桥区温升过程数值模拟
3.1 数值仿真模型
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型
3.2 恒电流作用下数值模拟分析
3.2.1 计算与分析
3.3 静电作用下数值模拟分析
3.3.1 计算与分析
3.4 不同因素对桥区升温的影响规律
3.4.1 散热系数对桥体温升过程的影响规律
3.4.2 环境温度对桥体温升过程的影响规律
3.4.3 桥体质量对桥体温升过程的影响规律
3.5 本章小结
4 SCB点火器件结构设计
4.1 结构参数的选择
4.1.1 绝缘垫片材料的选择
4.1.2 药剂的选择
4.1.3 结构的选择
4.2 本章小结
5 SCB点火器件恒流安全性实验研究
5.1 实验原理及样品
5.2 恒流感度试验
5.2.1 恒流感度试验数据
5.3 1A1W5min不发火实验
5.3.1 1A1W5min不发火实验结果与分析
5.3.2 1A1W5min不发火实验对火工品电爆性能的影响
5.4 红外测温实验
5.4.1 实验线路及仪器设备
5.4.2 恒流作用下桥区温度变化规律的研究
5.5 本章小结
6 SCB点火器件电磁环境实验研究
6.1 点火器件射频注入实验
6.1.1 敏感频率的选择
6.1.2 定功率条件下的射频注入实验
6.2 GTEM电场辐照实验
6.3 本章小结
7 全文总结
致谢
参考文献
附录
本文编号：2907649
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