【摘要】：IGBT是目前最具創(chuàng)新性的功率器件,廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的變流裝置和航空航天的控制系統(tǒng)等領(lǐng)域,其可靠性直接關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行,使得其可靠性評(píng)估成為現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。IGBT器件中的低頻噪聲包含其材料和內(nèi)部載流子微觀運(yùn)動(dòng)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(jī)制。低頻噪聲檢測(cè)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(guān)鍵任務(wù)。本課題以IGBT單管為研究對(duì)象,在研究IGBT的低頻噪聲的統(tǒng)計(jì)特性和物理特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)IGBT低頻噪聲檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)IGBT低頻噪聲的無(wú)損檢測(cè)。完成的具體工作如下:1).研究半導(dǎo)體器件低頻噪聲理論基礎(chǔ)、低頻噪聲檢測(cè)基本參量和低頻噪聲檢測(cè)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(hào)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(cè)方案。2).設(shè)計(jì)IGBT低頻噪聲檢測(cè)系統(tǒng)。主要包括硬件測(cè)量系統(tǒng)和軟件分析平臺(tái)兩個(gè)部分:其中的硬件測(cè)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(gè)部分,設(shè)計(jì)并分析每個(gè)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(tái),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(shí)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(chǔ)和檢測(cè)報(bào)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(guò)高溫反偏實(shí)驗(yàn)后的兩類(lèi)器件作為檢測(cè)對(duì)象,分別檢測(cè)兩類(lèi)器件的低頻噪聲時(shí)間序列和頻譜,完成該低頻噪聲數(shù)據(jù)時(shí)間序列和頻譜的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該檢測(cè)系統(tǒng)性能良好,能夠準(zhǔn)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(guò)本課題的探索和研究,將為IGBT器件低頻噪聲檢測(cè)提供準(zhǔn)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(jí)低頻噪聲檢測(cè)以及集 DC、C-V 和 G-D 低度檢測(cè)系統(tǒng)[30-33]；2014 年，由 RafaelPuyol 等人設(shè)計(jì)的用集成電路，雖然能夠提供更高的測(cè)量精度，但由于其專(zhuān)用導(dǎo)體器件的低頻噪聲測(cè)量[34]；在 2017 年 ICNF 會(huì)議上由 M薄膜晶體管低頻噪聲檢測(cè)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(dòng)、示波器等商用儀器設(shè)備構(gòu)成。GDSSR560/570 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀數(shù)字電壓表示波器電腦DUT圖 1-2 低頻噪聲測(cè)量系統(tǒng)框圖電源測(cè)量單元（SMU）偏置，，三軸屏蔽電纜

技術(shù)通常無(wú)法用于低頻噪聲測(cè)量，因?yàn)樵谠撓邓?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(huì)隨著使用時(shí)間而下降，而下降復(fù)測(cè)量的過(guò)程中電池為待測(cè)器件所提供的組提供的電壓值只能是離散的單個(gè)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(wèn)題變得低的電流時(shí)，會(huì)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(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN322.8;TB535.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2596500