功率器件热传递研究开题报告

 2022-03-14 19:57:53

1. 研究目的与意义

功率电路中使用的有源器件通常为大功率晶体管,工作于高电压、大电流的条件下,普遍具备耐压高、工作电流大、自身耗散功率大等特点,在使用时与一般小功率器件存在一定差别。为了获得大功率输出,通常采用并联多管的形式进行设计。由于功率密度大,实际电路中晶体管温度升高,从而使得器件性能发生变化,由于环境温度变化幅度大,晶体元件对温度又比较敏感,因而寻找它们的变化规律并寻求各种方法以减少温度对元件性能的影响是电子线路设计者的一项重要工作。因而,对实际应用中的晶体管温度分布的研究具有重要意义。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究器件功耗与温度之间的关系,以及影响温度的因素。

预期目标是1、了解电功耗与热源之间的关系:微电子器件及微系统封装不断朝着高密度方向发展,这就导致元器件单位体积功耗的增加。功耗增大常易引起封装体内温度的升高,当温度超过元器件额定温度时,易导致元器件工作不稳定而失效。

2、了解传热的几种基本方式:热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称为热传导,简称导热,物质传热的基本方式有辐射、对流和热传导三种。

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3. 研究的方法与步骤

首先了解功率器件热传递的相关知识,找一些相关的论文学习下。

然后提出假设:电功耗与热源之间的关系、传热的几种基本方式 、温度分布的影响因素。

最后通过仿真来验证假设。

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4. 参考文献

[1]陈星弼,张庆中. 晶体管原理与设计[M].电子工业出版社, 2006.[2]刘恩科,朱秉升,罗晋生等. 半导体物理学[M].西安交通大学出版社,2005. [3]康华光,陈大钦,张林. 电子技术基础[M].高等教育出版社,第五版,2005. [4]Silvaco, Inc. ATLAS users manual-device simulation software [M]. 2010. [5]朱筠. 利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究[J]. 数字技术与应用. 2012. [6] 陈亮,张万荣,金冬月等. 采用发射极非均匀指间距技术改善功率异质结双极型晶体管热稳定性的研究[J]. 物理学报. 2011, 60(7): 0785011-0785015 [7] 赵昕,张万荣,金冬月,等。改善多指HBT热稳定性的非均匀指间距技术[J].。微电子学. 2011, 41(4): 577-581 [8] 胡广华,钱兴成,汪宇。功率放大器的热设计研究[J]. 电子与封装. 2012, 12(7): 18-20 [9] D. 皮茨,L. 西索姆著. 传热学[M]. 第二版. 葛新石等译. 北京:科学出版社. 2001: 1-16 [10] 袁博,陈世彬. 半导体器件模拟软件ISE-TCAD[J]. 科技信息. Vol. 33, 2012. [11] 付桂翠,高泽溪,邹航. 功率器件热设计即散热器的优化设计[J]. 半导体技术. Vol.5, 2004. [12] 尹胜连,冯彬. TCAD技术及其在半导体工艺中的应用[J]. 半导体技术. Vol.6, 2008. [13] 王键石. 半导体器件散热图册[M]. 中国标准出版社,1995.

5. 计划与进度安排

(1)2022.1.19-2022.3.10 查阅资料,完成开题报告,完成外文资料的翻译;

(2)2022.3.11-2022.3.20了解功率传热的基本原理,准备课题研究软件仿真设计;

(3)2022.3.21-2022.4.20 借助于eda软件实现功率器件的仿真设计与调试;

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