基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计。将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构。通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3℃,最大热应力下降超过30 MPa。

用于高速流水线ADC的低抖动多相时钟产生电路

设计了一种用于高速流水线ADC的多相时钟产生电路。通过采用一种高灵敏度差分时钟输入结构和时钟接收电路,降低了输入时钟的抖动。该多相时钟产生电路已成功应用于一种12位250MSPS流水线ADC,电路采用0.18μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺实现,面积为2.5 mm2。测试结果表明,该ADC在全速采样条件下对20 MHz输入信号的信噪比(SNR)为69.92 d B,无杂散动态范围(SFDR)为81.17 d B,积分非线性误差(INL)为-0.4^+0.65 LSB,微分非线性误差(DNL)为-0.2^+0.15 LSB,功耗为320 m W。

基于HSPICE的三阶模拟滤波器的仿真设计

滤波器作为一种常见的电路单元,其应用十分广泛。本文通过HSPICE仿真环境设计一款射频通信接收端的三阶模拟低通滤波器,通过HSPICE实现电路的交直流特性仿真,达到设计目的。滤波器作为电子系统里最常见的调整信号频率的单元,最早于20世纪初由美国和德国的工程师提出。

基于轨道交通车辆中SiC混合模块的散热优化设计

大功率SiC混合模块向着小型化、轻量化、大功率等要求发展时,随着功率等级不断提高,模块散热功耗增加,其最高温度也随之增加。过高的温度会对模块性能造成严重的影响,降低其可靠性和使用寿命,因此SiC混合模块的散热问题具有重要的研究意义。介绍了SiC混合模块的封装结构,通过两方面改善其散热性能:调整纳米银层的参数进行优化;将高导热石墨烯应用于SiC混合模块中,并通过模拟仿真对比石墨烯应用于芯片不同位置的温度分布情况,从而得出SiC混合模块散热结构的优化设计。

基于GaN-HEMT器件反激电源的设计

氮化镓器件(Gallium nitride)具有开关速度高、通态内阻低、体内无寄生二极管等优点;反激电源由于拓扑结构简单、副边无储能电感,体积小、成本低等优点在小功率电路中应用非常广泛,将二者结合起来能够更进一步提高反激电源的转换效率。采用内部集成GaN功率开关管的反激电源控制芯片设计并制作一款功率为40W、输入85VAC-265VAC、输出3-20V可调、电流最大5A的反激电源。在不同输入电压和负载条件下对电源样机转换效率以及负载动态特性进行测试,并且与集成芯片官网提供的数据进行比对,实验结果证明了电源样机方案的正确性。

大功率整流器件的热阻测试

本文针对多层压接式整流芯片进行热阻测试,并通过仿真模拟分析器件结构对热阻的影响。将高导热石墨烯薄膜用于芯片表面,可以将器件峰值温度减小降低近5℃。

功率芯片表面绝缘层厚度对石墨烯散热效果的影响

随着晶体管和集成电路尺寸的减小及密度的增加,芯片级的功率密度和空间分布给热管理带来了极大挑战。石墨烯作为新兴二维材料的代表,由于其优异的热传导性能,有希望在下一代电子器件中作为散热材料,将局部热点的热量横向重新分布。然而,由于石墨烯的电导特性,需要二氧化硅等绝缘层将其与电路隔开。研究发现,绝缘层的厚度对石墨烯应用于功率芯片表面的散热性能有着重要的影响,绝缘层越薄,局部热点的散热效果越好。

“白色石墨烯”在功率半导体器件中的散热应用

以石墨烯为代表的二维材料由于其特殊结构具有很多优异性能,其导热能力尤其出色,然而很多应用场合都需要导热却不导电的界面材料,二维层状六方氮化硼(h-BN)即"白色石墨烯"为该领域应用提供了可能。本文介绍了h-BN在功率半导体器件中的散热应用,并通过有限元模拟分析散热效果的影响因素。

石墨烯转移工艺对功率芯片绝缘层的影响

随着微电子产品高性能、微型化、多功能化的发展需求,电子器件及应用发展迅速,新兴技术给电子产品的热管理带来了极大挑战。石墨烯由于其极高的横向热导率,有希望成为下一代电子器件散热材料的最佳选择。然而,由于石墨烯的超薄尺寸,应用于功率芯片表面进行散热时需要经过复杂的转移工艺。研究发现,石墨烯的转移工艺对芯片表面绝缘层有一定的破坏作用,从而在一定程度上影响芯片的电特性。

一种双频偶极子天线设计

随着通信技术的发展,移动通信中的工作频段越来越多,利用双频天线可以减小移动设备中天线的数量,从而减小系统的复杂度,实现移动设备的小型化和集成化。在半波偶极子天线中设置两个枝节实现了双频覆盖,并对低频枝节进行弯折处理,从而缩小了天线总体尺寸。该天线的大小为18mm×40mm×0.8mm,工作在两个频段,分别为2.35~2.58GHz和5.0~7.1GHz,在中心频点2.45GHz和5.8GHz的增益分别为2.06dB和4.65dB,方向图近似为全向性,覆盖范围广。