【摘要】：IGBT是目前最具創(chuàng)新性的功率器件,廣泛應用于風力發(fā)電的變流裝置和航空航天的控制系統(tǒng)等領域,其可靠性直接關系整個系統(tǒng)的安全運行,使得其可靠性評估成為現(xiàn)今研究的熱點。IGBT器件中的低頻噪聲包含其材料和內(nèi)部載流子微觀運動的重要信息,可以用于研究IGBT器件內(nèi)部缺陷和了解內(nèi)部電荷傳輸機制。低頻噪聲檢測是建立電子器件內(nèi)在現(xiàn)象和外在表現(xiàn)、噪聲特性與可靠性表征聯(lián)系的關鍵任務。本課題以IGBT單管為研究對象,在研究IGBT的低頻噪聲的統(tǒng)計特性和物理特性的基礎上,設計IGBT低頻噪聲檢測系統(tǒng),實現(xiàn)IGBT低頻噪聲的無損檢測。完成的具體工作如下:1).研究半導體器件低頻噪聲理論基礎、低頻噪聲檢測基本參量和低頻噪聲檢測技術(shù);分析IGBT器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性、工作特性和小信號等效電路模型,建立IGBT器件漏極電壓噪聲模型;確定IGBT器件低頻噪聲檢測方案。2).設計IGBT低頻噪聲檢測系統(tǒng)。主要包括硬件測量系統(tǒng)和軟件分析平臺兩個部分:其中的硬件測量系統(tǒng)包含電源系統(tǒng)、低噪聲IGBT偏置電路、低噪聲前置放大器及高速數(shù)據(jù)采集卡四個部分,設計并分析每個模塊的噪聲特性和工作特性;軟件分析是在LabVIEW編程環(huán)境下搭建的低頻噪聲分析平臺,主要完成由高速數(shù)據(jù)采集卡采集的低頻噪聲數(shù)據(jù)時間序列和功率譜密度的顯示和分析以及IGBT低頻噪聲數(shù)據(jù)的存儲和檢測報告的打印;3).以吉林華微電子股份有限公司提供的JCS4N80F型IGBT單管正常器件和經(jīng)過高溫反偏實驗后的兩類器件作為檢測對象,分別檢測兩類器件的低頻噪聲時間序列和頻譜,完成該低頻噪聲數(shù)據(jù)時間序列和頻譜的分析。實驗結(jié)果表明,該檢測系統(tǒng)性能良好,能夠準確的獲取IGBT器件的低頻噪聲數(shù)據(jù)并完成其頻譜分析功能。通過本課題的探索和研究,將為IGBT器件低頻噪聲檢測提供準確可行的方法和技巧,為IGBT器件的可靠性表征和故障診斷提供有力的支撐。
【圖文】：

T 器件的晶圓級低頻噪聲檢測以及集 DC、C-V 和 G-D 低度檢測系統(tǒng)[30-33]；2014 年，由 RafaelPuyol 等人設計的用集成電路，雖然能夠提供更高的測量精度，但由于其專用導體器件的低頻噪聲測量[34]；在 2017 年 ICNF 會議上由 M薄膜晶體管低頻噪聲檢測的系統(tǒng)整體框圖如圖 1-2 所示[12件、電池組、低噪聲電壓/電流放大器 SR560/570 以及動、示波器等商用儀器設備構(gòu)成。GDSSR560/570 動態(tài)信號分析儀數(shù)字電壓表示波器電腦DUT圖 1-2 低頻噪聲測量系統(tǒng)框圖電源測量單元（SMU）偏置，，三軸屏蔽電纜

技術(shù)通常無法用于低頻噪聲測量，因為在該系水平 1/f 噪聲[13]。因此，高容量電池通常聯(lián)電阻的方式提供電流偏置，在電池不提壓或電流源。壓或電流會隨著使用時間而下降，而下降復測量的過程中電池為待測器件所提供的組提供的電壓值只能是離散的單個電池電電阻分壓的方式，但在這種情況下，為了夠大的電流，這將使得電池放電問題變得低的電流時，會表現(xiàn)為極低噪聲、高穩(wěn)定源如圖 2-15 所示。其中的高阻值電阻 R 與；電容 C 用于濾除電阻產(chǎn)生的熱噪聲。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN322.8;TB535.3

【參考文獻】

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本文編號：2596500