弹性压接型IGBT器件封装结构对芯片内部电场的影响研究EI北大核心CSCD

高压大功率电力电子器件内部电场的准确计算,是保证器件绝缘设计满足要求的基本条件。首先,在静态场下建立考虑封装绝缘结构和芯片半导体载流子输运过程的耦合电场计算模型,并利用高压芯片反向特性测量平台,测量获得3300V高压芯片的耐受电压,与文中所建立模型的计算结果相对比,结果表明,计及芯片和封装耦合后,芯片耐受电压的计算结果与测量结果之间的误差由不考虑封装时的4.96%降低为0.8%。此外,以文中所使用的3300V高压芯片终端结构为例,应用耦合电场计算模型,计算在不同电压下的弹性压接封装结构下电场的分布分布特性,计算结果表明在2000V下,计及封装和芯片耦合后,芯片内部最大电场为不考虑封装结构时的1.24倍,且最大电场由终端区中部转移到末端。随着施加电压的增加,封装绝缘结构对于芯片电场的影响逐渐增大,芯片终端区表面电场显著增加甚至超过芯片内的最大电场。最后,利用部分电容模型,给出外部封装对于芯片电场影响的机理解释,并分析半导体–绝缘体界面电荷密度以及外部封装绝缘材料的介电常数对于芯片电场的影响规律,该文的结果可为高压大功率器件绝缘设计提供参考。     

温度对碳化硅器件封装用有机硅弹性体陷阱特性的影响

有机硅弹性体作为一种高分子聚合物，因具有良好的耐高温性能、绝缘强度以及与芯片的相容性，已在碳化硅功率器件中得到应用。目前国内外针对有机硅弹性体在高温下的绝缘特性研究较少，而介质的陷阱特性与其绝缘性能密切相关，研究有机硅弹性体的陷阱特性及其受温度的影响，对于该种灌封材料在碳化硅器件封装中的应用具有重要意义。为此，采用表面电位衰减法(surfacepotentialdecay,SPD)测量了有机硅弹性体在温度20～250℃范围内的表面电位衰减曲线，提取了不同温度下有机硅弹性体的陷阱电荷能级密度分布和迁移率等微观参数，建立了有机硅弹性体迁移时间、迁移率、电位衰减时间常数随温度变化的拟合表达式，分析了温度对有机硅弹性体陷阱特性的影响机制，确定了有机硅弹性体陷阱捕获电荷数量最大时的温度阈值。此外，结合有机硅弹性体陷阱特性，从载流子输运的角度解释了该材料电导率、迁移率以及深浅陷阱的电位衰减时间常数之差随温度变化的规律，并通过分析有机硅弹性体的微观结构特征，解释了该材料陷阱特性的极性效应。相关结果可以为不同温度下有机硅弹性体绝缘特性的认知提供支撑。     

微型磁吸附爬壁机器人结构设计及实现

文中针对小曲率铁质面吸附、爬行难的问题，设计了一款永磁体吸附的微型爬壁机器人。该机器人采用磁吸附提供正压力，通过履带与铁质壁面的摩擦力提供机器人的驱动力。同时，为了使机器人在工作中保持安全避免失稳，对机器人在4种易脱离的情况下进行受力分析，计算出了机器人保持安全所需的磁吸附力。利用有限元软件分析永磁体的厚度及永磁体与壁面间的距离等因素对吸附力的影响规律，得到了最佳结构尺寸。通过搭建样机在圆筒上进行0～2π的一圈爬行测试，验证了此机器人能够在任意角度进行稳定工作，为后续爬壁机器人结构的设计和优化提供了借鉴。