Simulation and Characterization of Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers (PMUT's) Based on PZT/SOI Membranes

Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers for airborne and immersed applications working in the frequency range from 20 kHz in liquid to 750 kHz in air have been fabricated and characterized, as well as simulated by finite element modelling. The basic element consisted of a oxidized and platinized silicon membrane coated with a 2 μm thick (100)-textured Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT) thin film deposited by sol-gel techniques. SOI wafers have been applied to obtain a good definition of the silicon part of the membrane. The unclamping of the silicon membrane at the border increases drastically the coupling factor. For unclamped structures the membranes completely covered with top electrode show the highest coupling coefficient (k² = 5.6%). Immersed (in Fluorinert?) membranes show 7 times smaller quality factor, while the coupling factor k² remains the same. The obtained structures were enough sensitive to detect acoustic waves in air and in liquid emitted from the same type of elements at a distance of 20 and 2 cm, respectively. Good agreement between the experimental results (membrane deflection, admittance in air and in liquid) and FEA simulations has been obtained.     

老化实验条件下的IGBT寿命预测模型

以器件功率循环为基础,在疲劳损伤理论基础上建立功率器件寿命模型,以提高变流器的运行可靠性,为功率变流器的检修维护提供理论基础。给出了器件寿命预测模型的使用价值和意义,通过分析功率器件失效机理,设计了功率循环实验平台和老化实验方案,阐述了老化实验原理并给出了老化参数提取方法。利用Weibull分布建立了器件的一维寿命模型并分析了该模型的优缺点,提出了改进的器件三维寿命模型,通过对比、分析证明了该模型的准确性,得到的Arrhenius广延指数模型更能体现器件寿命分布。     

基于维纳过程的光伏逆变器寿命评估方法

针对传统高可靠电子产品寿命评估方法难以有效获取充足的失效数据等难题,本文提出一种基于随机过程理论的光伏逆变器可靠性评估与寿命预计方法。首先,通过加速退化实验获取光伏逆变器性能退化数据,并选取输出功率作为表征其健康状态的性能参数;其次,采用典型一元维纳过程建立其性能退化模型,并利用最大似然法与贝叶斯理论更新退化模型参数;最后,依据光伏逆变器失效阈值实现其寿命估计,并预测逆变器在不同退化程度下的剩余使用寿命及其置信区间。实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

The Impact of Strain Technology on FUSI Gate SOI CMOSFET

In this paper, the impact of strain engineering on device performance and reliability for fully silicide gate silicon-on-insulator CMOSFET was investigated. With characterizing device's electrical property after hot carrier (HC) and positive/negative bias instability voltage stressing, we found similar enhancement on device performance but different behavior on voltage-stressing-induced device degradation for n/pMOSFETs. Related noise analysis and charge pumping techniques were used to investigate the strain-induced oxide defect which will accelerate device degradation after long-time HC voltage stressing and/or bias instability voltage stressing.      

TDDB Data Generation for Fast Lifetime Projections Based on V-Ramp Stress Data

Reduced failure rates required by the industry lead to increased costs and time loss for the chip manufacturer since the efforts for continuous process improvements, qualification, screening, and increased test coverage are generally not paid by the customer. However, related costs can be reduced by improved/accelerated reliability testing methods and an approach to a knowledge-based and application-specific qualification and process monitoring strategy. One example of saving time (and costs) during gate oxide reliability testing is given in this paper, showing that time-dependent dielectric breakdown (TDDB) data for lifetime extrapolation and quality assessment can be generated from linear ramped voltage test (RVT) data with high accuracy. Given the parameter of the RVT stress profile, the concept of equivalence is successfully applied to convert stress time data at each ramp stress level to corresponding accumulated equivalent ages at any one stress level. Taking into account these ages until breakdown, failure probabilities with the model parameters of the stress-life relationship being the only fitting parameters can directly be computed and converted to TDDB failure distributions.     

考虑任务剖面的MMC关键器件综合寿命预测

提出了一种考虑实际工况任务剖面的MMC关键器件综合寿命的预测方法。将某个柔直工程中换流站一年运行的月数据进行处理,转换为电压电流应力的任务剖面。然后将电应力任务剖面作为输入,再基于损耗计算、电热模型与寿命模型对IGBT和电容进行寿命预测,最终得到MMC综合寿命预测结果。通过以上寿命分析过程,得出了影响MMC系统寿命的关键因素,分析结果与实际运行工况基本一致。     

基于LabVIEW的HCI参数测试系统设计

为了解决利用仪器手动测量器件可靠性既效率不高,又容易出错的问题,根据热载流子可靠性测试原理,以LabVIEW8.5为平台设计了半导体器件HCI参数自动测试系统。介绍了该系统的硬件、软件构成,详细介绍了软件设计及功能实现。实验结果表明,该系统运行稳定,测量速度快,结果精度高,提高了测量人员的效率,且程序具有很好的扩展性。     

基于加速老化试验的电磁继电器寿命评估

对电磁继电器线圈的寿命决定因素进行了分析,深入研究了电磁继电器线圈的寿命评估方法,并开发了电磁继电器线圈的加速老化试验系统.针对一种48 V电磁继电器,按照标准要求进行了加速老化试验,根据试验数据,应用可靠性理论进行了寿命评估,证明了方法的有效性.     

VCO扫频非线性校正技术综述

VCO扫频非线性校正技术是实现高精度及高分辨率线性调频连续波(LFMCW)雷达的关键技术之一.论文从VCO调频线性度的定义人手,分析了VCO扫频非线性校正技术的原理;讨论了电抗补偿线性校正、开环线性校正和闭环线性校正技术等三种基本校正技术的最新动态,并特别介绍了低阶变频域估计校正法、频偏函数重构校正法和思维进化校正法等三种新型校正技术;最后比较和展望了VCO扫频非线性校正技术.     

高分断能力低压熔断器中的弧后电流研究

对Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ三种不同金属熔体制成的高分断能力低压熔断器榈进行了弧后电流的测试研究。结果研究表明,弧后电流是在电流瞬时开断后出发,并随时间而迅速减小,由此而可以推导出弧后电阻随时间的增加而增加。从试验中还观察到银溶体的弧后电阻大于铜熔体和铝熔体的现象。     

基于可变寿命模型的电池储能容量优化配置

针对电池储能(BESS)在实际运行过程中的使用寿命变化特征,建立BESS的可变经济使用寿命预测模型。基于电力系统中电池储能系统的静态功能(即削峰填谷),提出基于可变寿命模型的电池储能容量规划模型。该模型以系统净收益最大为目标,合理评估了电池储能承担调峰功能的能源节约效益、环保效益以及容量替代效益,并综合考虑了放电深度对电池使用寿命的影响。以IEEE RTS-96系统为例,对电池储能系统容量优化配置进行研究,仿真结果表明了所提模型的有效性。     

基于BP神经网络的继电器剩余寿命预测

针对继电器的寿命预测问题,基于BP神经网络,提出了一种新的预测方法。该方法采用BP神经网络建立起用继电器触头的超程时间和吸合时间来预测继电器剩余寿命的数学模型。着重分析了建模过程中的关键点,并结合实例验证了该方法的有效性。     

基于线性-定弧长混合校正的连续追踪暂态仿真算法

延拓参数算法在电力系统连续潮流分析中已获得成功应用,该算法进一步发展为连续参数化轨迹追踪(CPTT)仿真算法,应用于暂态仿真计算中。CPTT方法避免了传统仿真方法由代数奇点引起的数值积分发散问题。但是,CPTT仿真算法中常用的切向预测存在一定缺陷,在故障开始阶段或故障趋于平缓阶段,可能出现预测失败,导致线性校正发散而无法继续。本文提出一种线性-定弧长混合校正技术的CPTT方法,解决了上述预测失败问题;通过合理选择延拓参数,不仅克服定弧长校正可能引发的振荡问题,而且改善了仿真曲线出现"削峰平底"的现象,即轨迹失真问题。本文算法收敛精度等价于一般隐式仿真算法,计算速度优于传统CPTT仿真算法,算例证明了该方法的合理性和工程应用前景。     

基于预测控制技术的新型多电平单相Boost功率因数校正开关变流器

重点研究了有源功率因数校正开关变流器的拓扑和DPS系统的数字控制.分析和研究了三电平Boost PFC变流器主电路工作特征,以及在解决功率器件承受高电压应力、系统的整体损耗、磁性器件的选择等方面所具有的优势;提出了采用改进的预测控制算法控制的三电平BoostPFC变换器方案.最后,给出了电路分析、设计,以及实验分析结果.     

有机硅注入技术延长运行电缆使用寿命的研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)电缆运行数年后其绝缘层内部普遍会出现水树缺陷,电缆修复是提升运行电缆绝缘水平合理有效的方法.对工业运行电缆进行了绝缘修复,修复时使用压力注入系统从电缆样本缆芯注入硅氧烷修复液,修复液渗透到绝缘层中与水树缺陷中的水分发生反应,生成一种有机硅树脂对水树空洞进行有效填充,达到水树修复的目的.之后对工业运行电缆样本进行了电镜能谱分析、通大电流实验以及工频击穿实验,并使用仿真软件对水树区域进行了电场仿真.结果表明,修复液能迅速渗透到绝缘层内部并有效地修复水树缺陷,改善水树区域电场分布,抑制水树进一步生长,提升其击穿电压,且对运行电缆散热及通流能力没有影响.通过分析研究发现,硅氧烷修复液能安全、迅速、有效地提升工业运行电缆的绝缘水平,延长其使用寿命.     

基于金属化膜自愈特性的电容器寿命研究

金属化膜电容器具有高储能密度、高可靠性和高寿命特点。自愈是导致电容器电容量下降的主要原因。笔者分析金属化膜的自愈特性和电容量下降机制,通过研究自愈过程中的自愈面积、自愈能量和击穿电压的关联性,得出电压幅值和电压反峰比对电容器的寿命影响程度并归纳出经验公式。通过对金属化膜电容器的寿命测试,对经验公式中的系数进行拟合。最后得出不同电压幅值和不同电压反峰比下电容器寿命经验型预测公式。     

基于寿命数据的电力变压器经济寿命预测

电力设备经济寿命的定量预测能为设备运维决策和电网规划提供依据。构建了以年等值成本最低为依据的变压器经济寿命预测模型。为计算模型中的关键参数,将变压器的全寿命数据进行分类和关键数据提取,采用无分布的比例故障率模型和蒙特卡洛模拟法计算得到故障率和停机持续时间的概率分布。然后分析经济要素,在计算电力变压器的年度检修成本、年度中断成本和年度运行成本的基础上,实现了电力变压器经济寿命的定量预测。最后以一台实际的220 k V现役变压器为例,按照所建立的预测模型进行了经济寿命预测的实证研究,结果表明预测模型不仅能有效利用设备寿命数据,而且预测结果合理,对变压器的运维决策,以及未来变电站的规划改造具有指导意义。     

获取全寿命故障规律进行电子产品故障预测的方法

为了解决传统电子产品故障预测方法难以实现和精度差的问题,本文提出利用电子产品全寿命故障规律进行故障预测的方法.它利用加速试验手段,获取电子产品在加速应力下的全寿命故障规律,然后推导出正常应力下的全寿命故障规律并用于故障预测.最后,本文以某型雷达磁控管为对象进行了实例分析,验证了此方法的故障预测结果相对于传统预测方法更加精确.     

基于离散时间模型的隔离Cuk PFC控制

以隔离Cuk功率因数校正(PFC)变换器为研究对象,提出了一种基于离散时间模型的输入电流数字控制器设计方法.针对隔离Cuk PFC变换器建立了一种新型的简化离散时间模型,通过取其近似获得近似简化离散时间模型,然后基于模型推导了输入电流数字控制律,结合基于PI调节器的电压环控制器构成数字双环有源PFC(APFC)控制器.通过仿真验证了隔离Cuk PFC变换器近似简化离散时间模型的准确性和输入电流控制器设计的合理性,搭建了1.6 kW隔离Cuk PFC变换器硬件系统实验平台,在半载至满载范围内获得了接近单位功率因数和输入电流总谐波畸变率(THD)低于5％的功率因数校正效果.     

基于模式识别的电能量数据辨识和校正

针对电力市场运营对电能量数据准确性提出的实际要求,结合电能量计量系统的实际特点,在传统电能量数据采集的基础上,提出了一种基于模式识别的电能量数据辨识和校正手段。该方法通过分析电能量计量系统的采集过程,将其划分为若干个特征模式,对不同的特征模式下采用不同的指标,通过对指标综合分析判别电能量数据可靠性,同时采用SCADA积分数据对不可用数据进行校正,提高了电能量数据辨识水平和数据的可用性。