本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體器件熱阻測量結(jié)構(gòu)函數(shù)法優(yōu)化及數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究

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【摘要】：功率半導(dǎo)體器件與集成電路在微波通信、電力電子、軍事國防等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。但器件工作過程中電流密度的增大將導(dǎo)致有源區(qū)工作溫升越來越高,熱阻也越來越大,這嚴(yán)重影響器件的電學(xué)特性和可靠性。所以,研究一種精確測量半導(dǎo)體器件工作溫升和熱阻的方法對改進器件熱設(shè)計并提高可靠性至關(guān)重要。本論文采用器件溫敏電學(xué)參數(shù)方法(電學(xué)法)測量其工作溫升,以實驗室自主研發(fā)的熱阻測試儀硬件設(shè)備為基礎(chǔ),進行相關(guān)控制軟件開發(fā)和熱阻算法的優(yōu)化。主要完成了以下幾個方面的工作:一、在前期基礎(chǔ)上,對采集的瞬態(tài)溫升離散數(shù)據(jù)的擬合算法進行優(yōu)化研究。采用一種非參數(shù)擬合方法—局部加權(quán)回歸散點平滑法(LOWESS)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的指數(shù)擬合,以便能夠更加細(xì)致地表征出采集溫度的細(xì)微變化。分別提取利用兩種擬合方法得到的瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線的熱時間常數(shù)譜,對比分析器件熱傳導(dǎo)系統(tǒng)各組成部分,驗證LOWESS算法的優(yōu)越性。二、利用器件加功率前數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差作為原始瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線平滑尺度的判斷依據(jù),并采用指數(shù)擬合和LOWESS平滑相結(jié)合的方法,向前反推1ns~1μs之間的溫度變化趨勢,進而獲得包含器件真實熱阻構(gòu)成的微分結(jié)構(gòu)函數(shù)圖像。三、基于已有技術(shù),實現(xiàn)一款高低壓LED熱阻測試儀軟硬件優(yōu)化設(shè)計。硬件上分離高低壓測試電流、更換16位DAC芯片、利用程控電源提供工作電流和自動調(diào)節(jié)基準(zhǔn)。軟件上主要改進程控電源的控制算法。四、完成八通道SiC熱阻測試儀和VDMOS兩通道二極管一體化測試儀的海量數(shù)據(jù)處理與界面控制軟件開發(fā)。采用Microsoft Visual Studio 2010作為集成開發(fā)環(huán)境,設(shè)計USB-4600采集卡的數(shù)據(jù)采集控制、測量及處理數(shù)據(jù)保存路徑、多通道測量、曲線圖像呈現(xiàn)、8通道功率模式選擇和VDMOS恒流模式選擇等控制算法,實現(xiàn)軟硬件結(jié)合地智能化測量。
【關(guān)鍵詞】：LOWESS LED SiC VDMOS 熱阻
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN307
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容12-13
• 第2章 基于結(jié)構(gòu)函數(shù)法的半導(dǎo)體器件熱阻測量技術(shù)13-21
• 2.1 溫升及熱阻的概念13
• 2.2 電學(xué)法測量器件熱阻原理13-16
• 2.2.1 溫度系數(shù)測量14-15
• 2.2.2 溫敏參數(shù)的測量15-16
• 2.3 結(jié)構(gòu)函數(shù)法提取半導(dǎo)體器件熱阻構(gòu)成的過程16-20
• 2.3.1 瞬態(tài)響應(yīng)函數(shù)16-17
• 2.3.2 熱時間常數(shù)譜17-18
• 2.3.3 微積分結(jié)構(gòu)函數(shù)18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 半導(dǎo)體器件熱傳導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成方法研究21-33
• 3.1 實驗半導(dǎo)體器件的選取及測量21-23
• 3.2 分析器件結(jié)構(gòu)構(gòu)成方法23-29
• 3.2.1 分析器件結(jié)構(gòu)構(gòu)成的原理及過程23
• 3.2.2 LOWESS數(shù)據(jù)平滑算法23-25
• 3.2.3 實驗數(shù)據(jù)對比結(jié)果25-29
• 3.3 半導(dǎo)體器件熱阻計算算法優(yōu)化設(shè)計29-32
• 3.3.1 智能化數(shù)據(jù)平滑處理30-31
• 3.3.2 算法優(yōu)化結(jié)果對比31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 熱阻測試儀系統(tǒng)控制軟件設(shè)計33-59
• 4.1 單路高低壓LED測試儀軟硬件優(yōu)化設(shè)計33-39
• 4.1.1 硬件電路優(yōu)化與實現(xiàn)33-36
• 4.1.2 控制界面設(shè)計36-38
• 4.1.3 程控電源編程38-39
• 4.2 八通道SiC測試儀軟件開發(fā)39-50
• 4.2.1 控制界面架構(gòu)41-42
• 4.2.2 測量數(shù)據(jù)采集42-45
• 4.2.3 軟件實現(xiàn)45-48
• 4.2.4 圖像處理48-50
• 4.3 VDMOS & 兩通道二極管一體化測試儀軟件設(shè)計50-57
• 4.3.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)50-51
• 4.3.2 用戶界面設(shè)計51-54
• 4.3.3 測量模式54-55
• 4.3.4 兩種器件微分曲線對比軟件55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-67
• 致謝67

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本文編號：964276