点缺陷和Nb掺杂对α-Zr弹性模量各向异性影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了点缺陷和Nb原子掺杂对α-Zr力学性质的影响。结果表明,单空位引入使得α-Zr的剪切模量增大,Nb原子掺杂使得α-Zr的剪切模量下降。通过计算含不同点缺陷的α-Zr三维杨氏模量,得到点缺陷引入和Nb掺杂均会使α-Zr结构的各向异性减弱,从而可以在一定程度上缓解因各向异性导致的锆合金辐照效应。     

脉冲作用下晶闸管反向恢复性能退化研究

为了研究反向恢复期间重复脉冲电压下晶闸管反向恢复性能的变化规律,建立了脉冲电压下晶闸管反向恢复性能退化特性实验平台,实验研究了脉冲电压波形和脉冲施加时刻参数对晶闸管反向恢复过程的影响。结果表明,反向恢复期内经过2 500次脉冲电压冲击后,晶闸管反向恢复性能明显改变,主要表现有:反向恢复时间缩短,反向恢复电荷减少,恢复软度降低;脉冲电压幅度越大,脉冲延迟越短,脉冲电压对反向恢复性能的影响越大;晶闸管反向恢复性能参数的变化与载流子寿命的变化密切相关,即反向恢复期内在脉冲电压重复作用下,载流子复合率增加,其寿命缩短,导致晶闸管反向恢复性能退化。     

脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期二次导通特性

为了更好地认识脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期二次导通特性,搭建了对应的实验研究平台,在利用小信号模型对二次导通过程进行理论分析的基础上,研究了脉冲电压幅值及脉冲施加时刻对高压大功率晶闸管反向恢复期二次导通特性的影响.结果表明,高压大功率晶闸管在反向恢复期内,容易因脉冲电压作用而发生二次导通,正向电压临界上升率极大降低;当通态电流幅值相同时,随施加脉冲延时的增大,引起晶闸管二次导通的脉冲电压幅值呈S型增长.     

脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期损伤效应与机理分析EI北大核心CSCD

掌握晶闸管反向恢复期损伤机理对晶闸管保护设计和探索反向恢复过程相关机理具有重要意义。为研究高压晶闸管在反向恢复期内脉冲作用下的损伤机理,分别采用脉冲试验法、软件仿真法以及芯片失效分析法,对晶闸管进行了反向恢复期内脉冲损伤试验,建立晶闸管器件–电路模型,对反向恢复期内脉冲作用过程进行数值模拟,并通过芯片失效现象分析其失效机理。结果表明,正常门极触发导通和反向恢复期内二次导通均在晶闸管靠近门极处的阴极边缘形成初始导通通道,并通过载流子的扩散拓宽通道,其中后者的电流密度较大,且由于反向恢复期最后关闭区域存在残留的载流子,在这个区域能够形成替代通道;反向恢复期内由于晶闸管门极区域电流密度过大、电流上升率过高,门极附近一带容易烧毁,表明晶闸管反向恢复期脉冲损伤属于热致损伤。     

基于TCAD的脉冲作用下晶闸管反向恢复特性仿真研究

研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对于换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等方面具有重要意义。本文首先参照晶闸管实际结构,建立了晶闸管二维半导体仿真模型,基于载流子漂移扩散模型求解,仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性,通过与实验结果进行对比,验证了仿真模型的有效性。在上述基础上,建立了半导体器件-电路仿真混合模型,仿真表明：反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发,误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高,并对比分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。     

稳态电压加速应力下晶闸管特征参数退化规律及失效机理分析

晶闸管是换流阀的核心元件,在服役期间承受长期的电应力作用,一旦器件特性退化引发系统性失效,会严重影响换流阀甚至整个直流输电工程的安全运行.为研究晶闸管在稳态电压应力下的退化特性,该文设计并搭建了稳态电压应力加速实验平台及晶闸管特征参数测量系统.稳态电压加速应力为1.06倍晶闸管额定电压,选取反向恢复特性、通态电压、漏电流和门极触发特性为退化特征参数.结果表明:电压应力对晶闸管反向恢复特性、通态电压、正向阻断能力和门极触发特性没有显著的影响,但会导致晶闸管反向漏电流的增加和反向漏电流测量不稳定现象的发生,且认为这种测量不稳定现象是其退化和失效的先兆表征.通过对失效器件的失效分析,获得了电压应力下晶闸管的主要失效模式为反向耐压降低,并发现器件的退化和失效主要发生在芯片表面造型处.     

基于频率-波数的频域合成孔径导波成像研究

为实现管道中缺陷位置与尺寸的准确预测,在爆炸反射成像原理的基础上,提出了一种基于频率-波数的频域合成孔径导波成像算法。通过磁致伸缩方式在管道中激励出T(0,1)模态导波,对采集到的回波信号做二维傅里叶变换并进行角谱运算对频域内声场进行重构。最后,对其进行反傅里叶变换后实现目标区域内的聚焦成像。通过实验验证成像结果,同时与原始B扫结果进行了对比。结果表明,所提算法有效抑制了旁瓣效应产生,使成像分辨率提高了约30%,定量误差缩减了26.1%;同时研究表明在缺陷轴向位置、深度及倾斜角度发生改变时,利用该算法实现缺陷图像重构后,其检测准确度只受缺陷周向范围的绝对尺寸影响,对周向表面缺陷检测具体较高的灵敏度。