分布式和电热耦合模型的电力半导体器件报告

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电力半导体模块和组件项目可行性分析报告(模板参考范文)

电力半导体模块和组件项目可行性分析报告(模板参考范文)

电力半导体模块和组件项目可行性分析报告规划设计 / 投资分析电力半导体模块和组件项目可行性分析报告说明该电力半导体模块和组件项目计划总投资17826.98万元,其中:固定资产投资13191.09万元,占项目总投资的74.00%;流动资金4635.89万元,占项目总投资的26.00%。

达产年营业收入32809.00万元,总成本费用25100.06万元,税金及附加345.81万元,利润总额7708.94万元,利税总额9118.05万元,税后净利润5781.70万元,达产年纳税总额3336.34万元;达产年投资利润率43.24%,投资利税率51.15%,投资回报率32.43%,全部投资回收期4.58年,提供就业职位540个。

项目报告所承载的文本、数据、资料及相关图片等,均出自于为潜在投资者或审批部门披露可信的项目建设信息之目的,报告客观公正地展现建设项目的现状市场及发展趋势,不含任何明示性或暗示性的条件,也不构成决策时的主导和倾向性意见。

经项目承办单位法定代表人审查并提供给报告编制人员的项目基本情况、初步设计规划及基础数据等技术资料和财务资料,不存在任何虚假记载、误导性陈述,公司法定代表人已经郑重承诺:对其内容的真实性、准确性、完整性和合法性负责,并愿意承担由此引致的全部法律责任。

......主要内容:概述、背景、必要性分析、项目市场空间分析、建设内容、项目选址科学性分析、土建方案说明、工艺技术说明、环境保护可行性、企业卫生、风险应对评价分析、节能评价、项目计划安排、项目投资方案分析、经济效益分析、综合评价说明等。

第一章概述一、项目概况(一)项目名称电力半导体模块和组件项目(二)项目选址某某经济示范区(三)项目用地规模项目总用地面积54553.93平方米(折合约81.79亩)。

(四)项目用地控制指标该工程规划建筑系数53.22%,建筑容积率1.51,建设区域绿化覆盖率6.55%,固定资产投资强度161.28万元/亩。

电力半导体器件项目可行性研究报告

电力半导体器件项目可行性研究报告

电力半导体器件项目可行性研究报告规划设计 / 投资分析摘要电力电子技术作为一种通过高效转换提供高质量电能、实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术,已经成为弱电控制与强电运行相结合、信息技术与先进制造技术相融合、实现智慧化升级不可或缺的重大关键核心技术,属关键共性技术领域。

电力电子技术是能源高效转换领域的核心技术,包括电力半导体器件、变流电路和控制技术三个部分,其中电力半导体器件是基础,变流电路是电力电子技术的核心。

电力半导体器件在我国又常被称为功率半导体器件,电力半导体器件是现代电力电子装置的心脏,其功能包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等,通过对电能高效地产生、传输、转换、存储和控制,降低电路损耗,提高能源利用效率,实现节能和传统产业信息化。

电力半导体器件在国民经济工业部门和社会生活各方面应用广泛,在电力工业领域未来发展建设中起到至关重要的作用。

新能源发电、直流输电、储能、新型配电、智能电网等都会用到电力半导体器件。

该电力半导体器件项目计划总投资14955.11万元,其中:固定资产投资10590.14万元,占项目总投资的70.81%;流动资金4364.97万元,占项目总投资的29.19%。

达产年营业收入29775.00万元,总成本费用22536.19万元,税金及附加293.32万元,利润总额7238.81万元,利税总额8530.59万元,税后净利润5429.11万元,达产年纳税总额3101.48万元;达产年投资利润率48.40%,投资利税率57.04%,投资回报率36.30%,全部投资回收期4.25年,提供就业职位514个。

坚持“实事求是”原则。

项目承办单位的管理决策层要以求实、科学的态度,严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的要求,在全面完成调查研究基础上,进行细致的论证和比较,做到技术先进、可靠、经济合理,为投资决策提供可靠的依据,同时,以客观公正立场、科学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。

电力半导体器件项目可行性研究报告

电力半导体器件项目可行性研究报告

电力半导体器件项目可行性研究报告第一章电力半导体器件项目总论第二章电力半导体器件项目建设背景及必要性第三章电力半导体器件报告编写说明第四章电力半导体器件建设规模及产品方案第五章电力半导体器件项目节能分析第六章电力半导体器件环境保护第七章电力半导体器件项目进度规划第八章电力半导体器件投资估算与资金筹措第九章电力半导体器件经济效益分析第十章电力半导体器件项目评价第一章项目总论一、项目提出理由全球化作为全球发展的必然趋势,中国只有把握关键行业,形成产业优势,力争突破,才能在世界政治经济中拥有竞争力。

如今,尽管我国经济总量已列世界前茅,但生产力水平总体上还不高。

城乡区域发展不平衡,粗放型增长方式尚未根本改变,工业化、城镇化快速发展同能源资源和生态环境的矛盾日益突出。

我国现正处于经济结构调整的重要时期,产业新常态最显著的特点是从失衡走向优化,过剩产业在政策主导下加速出清,新兴产业在市场机制下快速发展。

装备业自主创新国产化、服务业高附加值化将成为未来中国产业结构调整的四大方向,打造出低碳、绿色、提质、高效的升级版中国经济。

从竞争绩效视角观察,第三次工业革命对中国制造业企业竞争力的冲击,不只是可能极大地削弱成本优势,还在于一些国外制造业企业可能通过利用先进制造技术在维持“可接受成本”的基础上,向市场提供更多的具有替代性、性价比更高的“蓝海产品”,比如,快速响应市场需求,提供相比中国制造业企业的产品而言种类更丰富、功能更齐全、性能更稳定、使用更人性化、环境更友好的产品。

第三次工业革命可能对中国产业升级和产业结构优化形成抑制。

发达工业国家不仅可以通过发展工业机器人、高端数控机床、柔性制造系统等现代装备制造业控制新型装备制造业这一新的产业竞争战略制高点,同时,还可以通过现代制造系统与服务业的深度融合,进一步强化发达国家在高端服务业形成的领先优势。

二、项目基本情况(一)项目名称电力半导体器件项目(二)项目选址本溪某某经济开发区本溪,辽宁省地级市,是辽宁省东部的中心城市,是以钢铁、化学工业为主的综合性工业城市。

半导体研究报告

半导体研究报告

半导体研究报告
半导体研究报告
半导体是一种能够在一定条件下,既能够导电又能够断电的材料。

它的独特性质使其在电子设备和电力系统中具有广泛的应用,如晶体管、太阳能电池和LED等。

本研究报告主要关注半导体的特性、发展历程和应用领域。

首先,我们介绍了半导体的基本概念和特性。

半导体的导电性主要取决于其电子能带结构,包括价带和导带。

当电子的能量处于导带中时,它们能够自由移动,并使物质具有导电性。

相反,当电子的能量处于价带中时,它们被束缚在原子周围,从而使物质具有断电性。

此外,半导体还具有芯、型和扩散等特性,这些特性对其电子行为和导电性也有重要影响。

其次,我们回顾了半导体的发展历程。

半导体材料最早在19
世纪末发现,但直到20世纪中叶才得到广泛应用。

在20世纪40年代,晶体管的发明使得半导体技术有了长足发展。

从此
以后,半导体领域取得了许多突破,如集成电路的问世和微电子学的兴起,推动了信息技术的飞速发展。

最后,我们列举了半导体在不同领域的应用。

半导体在电子设备制造中广泛应用,如计算机、手机和电视等。

此外,半导体还在能源产业中发挥重要作用,如太阳能电池和LED技术。

此外,半导体的应用还涉及到通信、医疗、军事等领域。

总结起来,半导体作为一种具有特殊导电性质的材料,对现代
科技的发展起到了重要推动作用。

随着技术的不断进步,半导体的应用范围将进一步扩大,为人类的生活和工作带来更多便利和创新。

半导体热电特性实验报告

半导体热电特性实验报告

半导体热电特性实验报告半导体热电特性实验报告一、实验目的1.掌握半导体热电特性的基本原理和实验方法;2.分析不同类型半导体的热电性能差异;3.通过实验数据比较理论模型,提高对半导体热电特性的理解。

二、实验原理热电效应是指热能与电能之间的相互转换。

在半导体中,热电效应主要表现为Seebeck效应和Peltier效应。

1.Seebeck效应:在存在温度梯度的半导体两端之间会产生电动势,这种现象称为Seebeck效应。

电动势的大小与温度梯度和半导体的类型有关。

2.Peltier效应:当电流通过存在温度梯度的半导体时,热量会从低温端转移到高温端,这种现象称为Peltier效应。

热量转移量与电流和半导体的类型有关。

三、实验步骤1.准备实验器材:半导体材料(如硅、锗等)、加热器、温度传感器、电源、电阻等;2.搭建实验电路:将半导体材料连接成电桥电路,一端加热,另一端测量温度;3.加热与测量:开启加热器,将加热器的温度设为预定值,等待一段时间使半导体两端达到稳定温度;4.测量电动势:记录加热器两端的电动势;5.改变加热器温度,重复步骤3和4;6.数据处理与分析:根据实验数据计算半导体的热电系数、热电优值等。

四、实验结果与分析1.实验数据记录:2.数据处理:根据实验数据计算热电系数与热电优值。

热电系数是电动势与温度差的比值,表示单位温度差所产生的电动势。

热电优值是热电系数的平方与电阻的乘积,表示单位电阻所产生的热流量。

3.结果分析:比较不同类型半导体的热电系数和热电优值,可以发现不同类型半导体的热电性能存在差异。

例如,硅的热电系数为负值,而锗的热电系数为正值。

这说明在相同条件下,锗能将更多的热能转化为电能,而硅则能将更多的电能转化为热能。

此外,对于同一种半导体,随着温度的升高,热电系数和热电优值都会减小。

这可能是因为随着温度的升高,晶格振动加剧,导致载流子迁移率降低和电阻增加。

五、结论通过本次实验,我们深入了解了半导体热电特性的基本原理和实验方法。

半导体热电特性综合实验报告

半导体热电特性综合实验报告

半导体热电特性综合实验报告实验目的:本实验旨在通过实际测量和分析,探究半导体热电特性的基本性质及其应用。

实验原理:半导体热电材料是一种有着热电性能的半导体材料,具有独特的加热和冷却特性,在热管理领域有广泛的应用。

在实验中,我们主要研究其热电特性。

具体实验分为三部分:1. 热电材料的热扩散系数和热电系数测量。

通过热扩散、电阻和热电电压的测量,计算出热扩散系数和热电系数。

2. 热电材料的性能测试。

通过测量热电材料的温度、电势差和电流,计算出其热电功率、热电导率和热电效率等性能指标。

3. 热电模块应用测试。

通过连接两块热电材料并加热,测量温度、电势差和电流,分析产生的电功率和终端温度差异。

实验过程:1. 实验设备和样品准备。

首先,我们准备好实验所需的设备和热电材料样品。

2. 热扩散系数和热电系数测量。

我们在样品上施加恒定热流,测量热电材料表面的温度变化和电势差。

通过计算得出热扩散系数和热电系数。

3. 热电材料的性能测试。

我们将热电材料连接到电池和温度控制系统中,同时测量温度、电势差和电流。

通过计算得出热电功率、热电导率和热电效率等性能指标。

4. 热电模块应用测试。

我们连接两个热电材料样品并施加热流,在不同温度下测量电势差和电流,计算出电功率和终端温度差。

实验结论:通过本实验,我们可以了解到半导体热电材料的基本性质及其应用。

实验结果表明,热电材料的热扩散系数和热电系数随温度的变化而变化;热电材料的性能指标受到温度和电流的影响。

在实际应用中,我们可以通过设计合适的热电模块来实现热能转换和热管理的目的。

半导体热电特性实验报告

半导体热电特性实验报告

半导体热电特性实验报告摘要:本实验通过测量半导体材料的热电势和电阻,研究了其热电特性。

实验结果表明,随着温度的变化,半导体材料的热电势和电阻发生了明显的变化。

实验中还设计并建立了一个半导体热电特性测量电路,使用PID控制方法保持温度恒定,并采用示波器和万用表等仪器设备进行测量与分析。

通过本实验的学习,加深了对半导体材料热电特性的理解,为半导体材料的应用提供了一定的参考价值。

关键词:半导体;热电势;电阻;PID控制;测量1.引言半导体材料因其特殊的电学性质和热学性质广泛应用于电子器件、温度传感器等领域。

热电相互作用是指材料在温差作用下产生的电势差,其大小与材料的热电常数有关。

本实验旨在通过测量半导体材料的热电势和电阻,研究和了解其热电特性。

2.实验原理2.1热电效应当半导体材料的两个端口存在温度差时,会产生一个由热能转换为电能的电势差,即热电势。

半导体材料的热电效应有三种类型:Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。

其中,Seebeck效应是最常见和最重要的一种效应。

2.2 Seebeck效应Seebeck效应是指当两个不同温度的导体连接成闭合电路时,在温度差作用下会产生一个自感应电动势。

该电动势与温差成正比,与导体的热电常数和材料特性有关。

3.实验设计实验中我们设计并建立了一个半导体热电特性测量电路。

该电路包括一个PID控制器、一个恒温箱,一个半导体样品和一对测量电极。

PID控制器通过反馈控制的方式保持温度的恒定。

4.实验步骤4.1检查仪器设备是否正常工作。

4.2将半导体样品连接到电路中,注意电极的正确接触。

4.3将半导体样品放入恒温箱中,并设置所需的温度。

4.4开始测量热电势和电阻。

通过示波器和万用表等仪器设备记录测量数据。

4.5将温度逐渐提高,重复步骤4.4,直至达到所需温度范围。

5.实验结果与分析通过实验测量数据,并进行相关分析,得出如下结论:5.1热电势随温度的变化呈现出一定的规律性。

半导体器件电热耦合模拟程序的开发与应用

半导体器件电热耦合模拟程序的开发与应用
田立林, 郝 明
清华大学 微电子 学研究所 , 北京 100084
文 摘 开发了一个半导体器件的电热 耦合器件模拟程序。 它以双重能量传输模型为基础 , 包括了晶格中的热扩散 以及 载流 子的产生、 复合所 造成的能量 变化 , 考虑了载 流子能 流 对整个热系统的影响。根据电热耦合模拟的 特点 , 本程 序采 用了组解耦法和异时间步长法两种算法 。 组解 耦法的运算速 度是 传统算法 ( 全 New to n 法 ) 的 2 ~ 3 倍 而内存空间可节 省 一半。 本程序已被集成到器件模拟软件 P ISCES 2H 中。 对一 个 SO I 结构 的负 阻效应 和瞬 态特性 的模 拟结 果表明 , 该 程 序能 够正确模拟 器件发热 情况以及自 热对器件特 性的主 要 影响。 关键词 电热耦合模拟 ; 自热 ; 热 平衡方程 ; 组解耦法 ; 异 时间步长法 分类号 T N 386. 1
收稿日期 : 19980922 第一作者 : 女 , 1946 年生 , 副教授 * 基金项目 : 国家“ 九五” 科技攻关项目 , 97-76003-01
L
T L) +
3 3 kBT n + E g ( T L ) + kBT P + 2 2 w n( Tn) - w n( TL ) w p ( T p ) - w p( T L ) + wn wp
图 1 组解耦法求解过程
对于瞬态电热模拟 , 一般说来, 电学的瞬态变化 要比热学的瞬态变化快得多 。为适应电学、 热学 不同的时间常数, 本程序采用了异时间步长算法。 该 算法的主要特点是采用不同的时间步长分别求解电 学方程和热学方程 , 在每一热学时间步长的终点上, 对这两部分方程耦合求解。然后再开始新的时间步 长。 考虑包括两种载流子的电热瞬态耦合模拟, 利用 一步隐式后向差分法, 载流子连续性方程和热平衡 方程被离散化为如下形式[ 8] : nk - n k- 1 = Fn ( tk p k - p k- 1 = Fp ( tk

半导体温度计的热电特性和热耦合效应研究

半导体温度计的热电特性和热耦合效应研究

半导体温度计的热电特性和热耦合效应研究半导体温度计是一种常见的温度测量设备,其测量原理基于半导体材料的热电特性和热耦合效应。

本文将对半导体温度计的热电特性和热耦合效应进行研究和探讨。

首先,我们来了解一下半导体温度计的热电特性。

半导体材料具有热敏特性,即其电阻随温度的变化而变化。

一般来说,当温度升高时,半导体材料的电阻值会增加。

这是因为温度升高会增加半导体材料内载流子的热激活能量,从而减少电子与空穴的复合几率,导致电阻的增加。

在半导体温度计中,常用的热敏材料包括硅(Si)、锗(Ge)和镉碲(CdTe)等。

其中,硅是最常见的热敏材料,其特点是温度系数较大,测温范围广,精度较高。

锗和镉碲虽然具有较大的温度系数,但测温范围较窄,适用于特定的应用场景。

除了热电特性,热耦合效应也是半导体温度计的一个重要特性。

热耦合效应是指在测量过程中,由于温度梯度的存在,温度计与待测温度之间会发生热传导,从而影响测量的准确性。

为了消除热耦合效应的影响,常采用两个相同的半导体温度计构成差动电路来进行测量。

这样的差动电路能够抵消由于热耦合效应引起的电压差,提高测量的准确性。

在实际应用中,半导体温度计常常与电子设备和仪表结合使用。

由于半导体温度计具有体积小、结构简单、响应速度快等优点,因此广泛应用于工业生产、医疗设备、家电等领域。

例如,在家庭电冰箱中,半导体温度计被用于测量冷藏室的温度,控制制冷系统的运行,以保持恰当的冷藏温度。

值得一提的是,随着新材料和新技术的不断涌现,传统的半导体温度计正逐渐被更先进的温度测量设备所替代。

例如,红外线测温仪通过检测物体发出的红外辐射来测量温度,具有非接触测量、快速响应等优势。

此外,MEMS(微机电系统)技术的发展也为温度传感器的制造提供了新的思路和方法。

总的来说,半导体温度计是一种常见的温度测量设备,其热电特性和热耦合效应对于测温的准确性至关重要。

通过深入研究和理解这些特性,可以更好地设计和应用半导体温度计。

电热耦合研究现状及能量网络功率分布分析

电热耦合研究现状及能量网络功率分布分析

• 31•现如今,在社会的发展过程中,能源如何有效的开发与利用已经成为了世界瞩目的问题,而伴随着化石能源的逐年枯竭,加之其引发的环境污染也愈发严重,因而对于新能源的需求成为了国际社会高度关注的问题,可再生能源以及智能电网在能源革新的趋势中逐步发展,可以预见到各种形式能源综合利用将成为未来能源领域的发展方向,优化发展热电机组、电锅炉、热泵等电热耦合设备,使其得到普及,本文分析了电热耦合的研究现状并对功率分布做出了初步计算。

首先研究了典型的电力热力耦合能源网络的基本原理,其次对能量网络方程进行了分析。

最后对能量网络功率分布做出了理论计算。

本文为热电联供优化提供良好的途径以及发展的前景。

锅炉采取供热形式传递给汽轮机在我国是热电联产系统的一种普遍形式。

其特点是机组为用户供电时,是利用汽轮机将锅炉处产生的蒸汽进行做功,在通过发电机为供热用户发电,为我国的热电联供主要模式。

也就是说,大型的蒸汽工程通过输电网供电,用户则利用工作蒸汽通过热网换热站提供热量给用户供热使用。

将电锅炉、电加热泵等电制热装置应用到传统的系统中,形成电热耦合系统,可以使用剩余风电产生热能并将热电联产机组的调峰空间进一步释放,从而将该区域的风电消纳能力进一步提高([1]Rao Z,Qian Z,Kuang Y et al.Thermal performance of liquid cooling based thermal management system for cylindrical lithium-ion battery module with variable contact surface[J].Applied Thermal Engine ering,2017,(123):1514-1522)。

实现电热耦合系统高效运行的基础是将电网与热网的能量管理一体化。

近年来,已经有越来越多的学者对电热耦合系统模型开展了研究,大多数学者以提高一次能源使用效率以及优化电网经济运行结构为目标。

微电子器件的电热特性与热耦合分析技术研究

微电子器件的电热特性与热耦合分析技术研究

微电子器件的电热特性与热耦合分析技术研究微电子器件是现代电子技术领域中的重要组成部分,其电热特性及热耦合分析技术的研究对于提高微电子器件的性能和可靠性具有重要意义。

本文将从微电子器件的电热特性和热耦合分析技术两个方面进行探讨。

一、微电子器件的电热特性微电子器件的电热特性是指在电流作用下,器件内部产生的热量与温度变化之间的关系。

微电子器件的电热特性对于器件的设计、制造和使用都有着非常重要的意义。

1.1 热阻和热导率微电子器件的热阻和热导率是衡量其电热特性的重要参数。

其中,热阻指的是单位面积上单位时间内通过微电子器件的热量与温度差之比;热导率则是指单位时间内单位面积上通过微电子器件的热量与温度梯度之比。

这两个参数越小,说明微电子器件的散热能力越好,其稳定性和可靠性也就越高。

1.2 温度分布微电子器件内部的温度分布也是其电热特性的一个重要方面。

由于微电子器件的尺寸很小,因此其内部温度分布往往非常不均匀。

这种不均匀性会对器件的性能和寿命产生很大影响。

因此,了解微电子器件内部的温度分布情况,对于优化器件设计和提高其可靠性具有重要意义。

1.3 热失效微电子器件在工作过程中,由于电流作用下会产生大量的热量,如果无法有效地散热,就会导致器件的热失效。

这种失效现象会对器件的性能和寿命产生很大影响。

因此,对于微电子器件的散热问题进行深入的研究,对于提高其可靠性具有非常重要的意义。

二、热耦合分析技术微电子器件内部的温度分布与其周围环境之间存在着很强的耦合关系。

因此,在对微电子器件进行电热特性分析时,需要考虑其与周围环境之间的相互作用。

这就需要运用到热耦合分析技术。

2.1 有限元法有限元法是一种常用的热耦合分析技术。

该方法基于数值计算,通过将微电子器件及其周围环境离散化为若干有限元单元,建立数学模型,并利用计算机程序进行求解,得到各个节点处的温度场分布。

这种方法具有计算精度高、适用范围广等优点。

2.2 瞬态温度测量法瞬态温度测量法是一种通过测量微电子器件表面温度变化来推算其内部温度分布的方法。

耦合电容器电气试验报告模板

耦合电容器电气试验报告模板
电容器下节极间
低压端对地
二、分压电容器介质损耗及电容量
试验仪器: ZC11D-5型兆欧表 GWS-2型光导微机介质损耗仪
试验仪器:ZC11D-5型兆欧表 GWS-2型光导微机介质损耗仪
相别
试验部位
试验电压
(KV)
介质损耗
(tg%)
A
上节
10
下节
10
B
上节
10
下节
10
耦合电容器电气试验报告
委托单位: ***变电站 设备编号: 试验类型:预防性试验 试验依据:DL/T 596-1996
试验日期
年 月 日
天气

温度

湿度

铭牌
产品型号
额定电压
生产厂家
制造年月
一、绝缘电阻
试验仪器: ZC11D-5型兆欧表
试验仪器:ZC11D-5型兆欧表
试验部位
绝缘电阻(MΩ)
A
B
C
电容器上节极间
C
上节
10
下节
10
三、交流耐压试验
试验仪器:
试验仪器:
结论:
试验负责人: 试验员:

热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法研究

热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法研究

热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法研究热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法研究随着社会的发展和科技的进步,材料的性能要求越来越高。

其中,压电材料在电声学和光电学领域具有广泛的应用。

然而,压电材料固有的热电功率效应可以导致物理状态的不均匀,从而引起压电材料的断裂失效。

因此,研究热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法成为材料力学领域的一个热点问题。

实验研究表明,压电材料断裂失效的过程中,热电力耦合作用是一个重要的因素。

压电材料在外力作用下存在应力集中现象,而热电功率效应使材料的导热性发生改变,从而引起材料内部的温度场分布不均匀,导致材料表面发生裂纹。

此外,热电力耦合作用还会影响材料的界面性能,例如附着力和界面传递效率等。

为了更好地研究热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的特点和机制,一些数值方法被引入到了这一领域。

其中,有限元方法是一种广泛应用的数值方法,它可以模拟热电力耦合作用下材料结构的变形和断裂失效过程。

例如,有限元方法可以通过模拟材料的应力分布和温度场分布,定量地描述材料的断裂初始位置和断裂模式。

同时,有限元方法还可以模拟压电材料的热电力学特性和界面性能等。

除了数值方法,一些新型材料也被研究出来,以提高压电材料的使用寿命和性能。

例如,纳米压电材料、有机-无机纳米混合材料等新型材料具有优异的压电特性和机械性能,可以增强材料的韧性和耐久性。

综上所述,热电力耦合作用下压电半导体断裂失效的实验及数值方法研究具有重要的意义。

在实际工程应用中,需要对材料的断裂失效进行预测和评估,以保证材料的可靠性和安全性。

同时,还需要研究新型材料,以适应不同领域的应用需求和环境要求。

基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估

基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估

第37卷第6期电力科学与工程V ol. 37, No. 6 2021年6月Electric Power Science and Engineering Jun., 2021 doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.06.003基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估帅双旭,熊炜,彭月,艾小清,刘玉洁,朱拉沙(贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025)摘要:针对IGBT可靠性评估中结温与运行工况和工作特性紧密相关的问题,以及考虑寿命预测中受多因素的影响,基于IGBT结构及失效机理,提出基于电热耦合模型和Bayerer寿命预测模型的IGBT可靠性预测流程,并结合贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程,以MMC和DAB换流器中IGBT模块为研究对象,建立其热网络模型并根据设备实际运行工况计算内部IGBT芯片、FWD功率损耗和瞬时结温;通过雨流算法提取温度循环获得IGBT结温统计特征,从而得到IGBT的寿命预测和可靠性评估相关参数,并与利用功率循环曲线计算的失效率进行对比,结果表明,考虑了工作运行状态并基于电热耦合模型和寿命预测模型获得的失效率更能反映IGBT的实际运行情况。

关键词:IGBT;可靠性评估;寿命预测;电热耦合模型;雨流算法中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1672-0792(2021)06-0017-09IGBT Reliability Evaluation Based on Electro-thermal CouplingModel and Life PredictionSHUAI Shuangxu, XIONG Wei, PENG Yue, AI Xiaoqing, LIU Yujie, ZHU Lasha (The Electrical Engineering College, Guizhou University, Guiyang 550025, China)Abstract:Aiming at solving the problem that junction temperature is closely related to operating conditions and operating characteristics in IGBT reliability evaluation and considering the influence of multiple factors in life prediction, this paper proposes the reliability prediction process of IGBT based on electro-thermal coupling model and Bayerer life prediction model on the basis of IGBT structure and failure mechanism. Combined with Guizhou University’s urban distribution network flexible interconnection key equipment and technology research demonstration project, with IGBT modules in MMC and DAB converters as the research object, the thermal network model is established and according to the actual operating conditions of the equipment, the power loss and instantaneous junction temperature收稿日期:2020-12-07基金项目:贵州省科学技术基金([2019]1058)作者简介:帅双旭(1996—),女,硕士研究生,研究方向为柔性互联配电网可靠性评估;熊炜(1972—),女,副教授,研究方向为配电网运行与控制及可靠性研究。

电热耦合模型在锂离子电池中的应用研究

电热耦合模型在锂离子电池中的应用研究

电热耦合模型在锂离子电池中的应用研究锂离子电池是目前最为广泛使用的电池之一,它的重要性不言而喻。

而为了更好地使用锂离子电池,需要对电池进行深入的研究。

其中一个关键的问题就是控制电池的温度。

过高的温度会导致电池寿命缩短,过低的温度则会影响电池的性能。

因此,如何进行精准控制电池的温度是一个值得研究的问题。

电热耦合模型是一种比较常见的模型,在研究锂离子电池的温度问题时也得到了广泛的应用。

它的原理是把电池看作一个电阻器,通过实时测量电池内部的电压和电流来计算温度变化。

这个模型具有准确性高、精度好、计算量小等优点,因此广泛应用于锂离子电池的研究。

在电热耦合模型的研究中,关键的一步是提高测量电压和电流的精度。

目前,常见的测量电压和电流的方法包括直流电阻法、信号放大法、布里渊光纤光栅法等。

直流电阻法简单易行,而信号放大法和布里渊光纤光栅法则具有测量精度高的特点。

通过这些方法,我们可以获得高精度的电压电流数据,进而实现锂离子电池温度的精准计算和控制。

除了测量电压和电流,电热耦合模型还需要考虑电池材料的物理特性,如导热系数、密度、比热等因素。

通过把电池的这些特性引入模型中,可以更加准确地预测电池的温度变化,进而实现更为科学准确的电池管理和控制。

电热耦合模型还可以结合其他模型一起使用。

比如把电热耦合模型和模糊控制模型结合起来,既可以实现锂离子电池温度的精准控制,又可以根据电池使用情况的不同变化,调整温度控制模型的参数,进一步提高电池使用效率和寿命。

总的来说,电热耦合模型在锂离子电池的应用研究中具有重要的意义。

通过精准计算和控制电池的温度,可以延长电池的寿命,提高电池的使用效率,降低电池的安全风险等。

而在未来的锂离子电池研究中,电热耦合模型也将继续得到广泛的应用和发展。

电池包电热耦合模型

电池包电热耦合模型

电池包电热耦合模型电池包电热耦合模型电池包的电热耦合模型是描述电池包内部电化学反应和热传导之间相互影响的数学模型。

它可以用于预测电池包的温度分布和电化学性能,以及优化电池包的设计和运行策略。

以下是根据电池包电热耦合模型所进行的一步一步的思考过程。

第一步:建立电池包的几何模型和边界条件。

首先,需要确定电池包的几何形状和大小,包括电池单体的形状和排列方式。

然后,确定电池包的边界条件,例如外部环境温度、冷却系统的参数等。

第二步:建立电池的电化学模型。

电池包包含多个电池单体,每个电池单体都有自己的电化学反应。

根据电池单体的特性,可以建立每个单体的电化学模型,包括电荷传输、离子扩散和反应动力学等。

第三步:建立热传导模型。

电池包内的电化学反应会产生热量,同时,电池包也会受到外部环境的热量影响。

因此,需要建立电池包内部热传导的模型,包括传热过程、热导率和热容量等。

第四步:建立电热耦合模型。

根据电池包的几何模型、电化学模型和热传导模型,可以建立电池包的电热耦合模型。

该模型描述了电池包内部电化学反应和热传导之间的相互作用。

通过求解该模型,可以得到电池包内部的温度分布和电化学性能。

第五步:验证和优化模型。

为了验证电热耦合模型的准确性和可靠性,可以与实际测试数据进行对比。

如果模型与实测结果吻合较好,说明模型的建立是正确的。

如果不吻合,需要进一步调整模型参数或改进模型结构。

第六步:应用电热耦合模型。

一旦模型被验证和优化,就可以用于电池包的设计和运行策略的优化。

通过模型分析,可以评估不同的电池包设计方案对温度分布和电化学性能的影响,以及优化电池包的运行策略,如冷却系统控制策略和电池充放电策略等。

总结:电池包的电热耦合模型可以帮助我们理解电池包内部电化学反应和热传导之间的相互作用,并预测电池包的温度分布和电化学性能。

通过建立、验证和优化模型,可以优化电池包的设计和运行策略,提高电池包的性能和寿命。

分布式耦合模型控制

分布式耦合模型控制

分布式耦合模型控制
从技术角度来看,分布式耦合模型控制可以通过将控制器分布在不同的子系统或节点上,利用局部信息进行决策,并通过通信和协调来实现整体系统的控制。

这种方法可以提高系统的鲁棒性和适应性,减少单点故障的影响,并且能够更好地应对系统的复杂性和不确定性。

从控制理论的角度来看,分布式耦合模型控制可以通过将系统建模为多个子系统的耦合模型,然后设计分布式控制器来实现对整体系统的控制。

这种方法可以更好地处理系统的非线性、时变性和不确定性,同时也能够更好地应对大规模系统的控制问题。

另外,从应用的角度来看,分布式耦合模型控制可以应用于智能交通系统中的交通流控制、智能电网中的能源管理、工业控制中的生产调度等方面。

通过将控制策略分布在不同的节点上,并通过通信和协调来实现整体系统的控制,可以更好地实现系统的优化和协同控制。

总的来说,分布式耦合模型控制是一种在分布式系统中应用的控制方法,通过将控制策略分布在不同的子系统或节点上,以实现
整体系统的控制。

这种方法可以从技术、控制理论和应用的角度来进行全面的分析和讨论。

半导体和电介质汇报材料

半导体和电介质汇报材料
Semiconductor
Chapter2
✓Ⅲ族杂质在硅、锗中电离时,能 够接受电子而产生导电空穴并形
成负电中心,称为受主杂质或p型 价带空穴
杂质.
✓释放电子的过程叫做受主电离 ;
✓施主杂质为电离时是中性的,称 为束缚态或中性态,电离后成为正 电中心年,称为离化态.
电离受主 B-
Semiconductor
禁据带的:原,此允子范许能围带级称之分为间裂禁的带为范.能围导带带是的不的底允示能许意级电图为子E占c,
价带的顶能级为Ev, Ec和Ev之间的能量间
隔称为禁带Eg.
Semiconductor
6.1.2 导体、半导体和绝缘体区别的能带论解释
金属
导体的能带结构: 价带部分填入
价带被填满
Chapter2
另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池 利用.为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜 〔如图,将反射损失减小到5%甚至更小.一个电池所能提供的电 流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池〔通常是36个并联或 串联起来使用,形成太阳能光电板.
单晶硅棒 <直拉法、区 熔法>
• 扩散
四Se端mic元on件ductor
Chapter2
霍尔特斯拉计〔高斯计
磁铁
霍尔元件
Semiconductor
硅和锗——第一代半导体材料
相同点:具有灰色、金属光泽的固体,硬而 脆,金刚石结构,间接带隙半导体材料.
不同点:
室温本征电阻率 50Ω·cm 禁带宽度 0.66 eV


2.3×105Ω·cm
(-) e- e- e- e-
(+)
Hole conduction in p-type semiconductor

电力电子器件的热管理研究报告

电力电子器件的热管理研究报告

电力电子器件的热管理研究报告摘要:本研究报告旨在探讨电力电子器件的热管理问题。

电力电子器件由于其高功率密度和高温度运行的特点,容易产生热量,进而影响其性能和可靠性。

因此,热管理对于电力电子器件的设计和运行至关重要。

本报告首先介绍了电力电子器件的热管理的重要性,然后从散热技术、热传导材料和热传导模型等方面进行了详细讨论。

最后,本报告总结了当前研究的主要问题和未来的发展方向。

1. 引言电力电子器件作为现代电力系统中的核心组成部分,其功率密度和温度运行要求日益增加。

然而,高功率密度和高温度运行会导致电力电子器件产生大量热量,进而影响其性能和可靠性。

因此,热管理成为电力电子器件设计和运行中的重要问题。

2. 散热技术散热技术是电力电子器件热管理的关键环节。

常见的散热技术包括自然对流散热、强制对流散热和液冷散热等。

自然对流散热适用于低功率密度的电力电子器件,而强制对流散热和液冷散热适用于高功率密度的电力电子器件。

此外,散热器的设计和材料选择也对散热效果起到重要作用。

3. 热传导材料热传导材料是电力电子器件热管理中的关键因素。

常见的热传导材料包括导热硅胶、铜基板和铝基板等。

导热硅胶具有良好的导热性能和绝缘性能,适用于电力电子器件的热界面材料。

铜基板和铝基板具有良好的导热性能,适用于电力电子器件的散热材料。

4. 热传导模型热传导模型是电力电子器件热管理的理论基础。

常见的热传导模型包括传热方程和热传导模拟等。

传热方程可以描述电力电子器件内部和外部的热传导过程,进而为热管理提供理论支持。

热传导模拟可以通过数值计算的方法模拟电力电子器件的热传导过程,进一步优化热管理方案。

5. 主要问题和未来发展方向当前电力电子器件热管理研究中存在一些主要问题,如热界面材料的选择、散热器的设计和热传导模型的精确性等。

未来的研究可以从以下几个方面展开:优化热界面材料的性能、提高散热器的散热效果、改进热传导模型的精确性和开展更深入的实验研究等。

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Interleaved simulation scheme t0:initial state, all initial temperatures:T0 First electric simulation time σ. at t1 the current values of Idn and Vdsn are sent via the FIFO to the thermal simulator. Having finished its computation, the thermal simulator sends the new temperatures Tn to the electric model, completing the first step.
Fig show waveforms of a short circuit applied to a 800V COOLMOSTM transistor resulting for a dissipated energy equal to 5,95 J/cm
summarizes the evolution of the relative Al metallization resistance during the repetition of the short circuit operationsin test conditions with different dissipated energies
Distributed and Coupled Electrothermal Model of
Power Semiconductor Devices
Author:G.BELKACEM1, D. LABROUSSE1, S.LEFEBVRE1, P-Y JOUBERT1, U.KUHNE2, L.FRIBOURG2, R.SOULAT2, E.FLORENTIN3, C.REY3. From:Ecole Cachan normal university . French Published In:2013 First International Conference on Renewable Energies and Vehicular Technology. IEEE
(1)Electrical model
basically twomodes of operation for thetransistor: (a)if the transistor is in the off-state(vGS < vGSTH), then vds= U0 and id= 0. (b) if the transistor is in the on-state, then vds ≈0 and id= I0(conduction)
Vth and Kp are functions of the local temperature T as well as the carrier mobility
Simplified structure of a power MOSFET
Distributed electrical model of the die
Aluminum metallization (metallization of the die)
Transistor model The current in each cell of the die defined
The drain current id is the sum of these currents
Thermal constants Geometrics parameters
SIMULATION
Interleaved simulation E refers to the electric simulation, while T relates to the thermal simulation. The two processes communicate via a first-in-first-out channel (FIFO).
Were ρ(x), c(x)and λ are respectively the density, the specific heat and the thermal conductivity of each subdomain. Thermal parameters are considered temperature independent in a first step
ELECTROTHERMAL MODEL
To achieve the electro-thermal coupling, a dedicated interface has been created in order to exchange temperatures and power dissipation sources information between the two different models.
Ⅲ.SIMULATION Coupled simulation scheme Ⅳ.RESULTS Ⅴ.CONCLUSION UCTION
(1) The main purpose is optimizing their thermal design and increase their reliability (2)The development of such an electro-thermal model for power MOSFET transistors (COOLMOSTM) based on the coupling between two computation softwares (Matlab and Cast3M) is described in the paper (3) a very fast increase of the temperature which can lead to immediate failure depending on short-circuit duration. (4)in order to be able to predetermine how many short-circuit pulses a given device is able to undergo before failure for given operating conditions, it is necessary to point out ageing effects and indicators of failure on the devices and the associated failure mechanisms. (5)Based on 2D electro-thermal model make prediction: i) the temperature distribution on chip surface well as in volume ii)the effect of the temperature on the distribution of the current flowing within the die iii) the effects of the ageing of the metallization layer on the current density and the temperature
Aa, Ab, Ba, Bb, Ca, Cb, Daand Dbare the different matrix that describe the electrical equations of the system in states.
The different blocks controlling the electric and thermal models were built in Matlab-Simulink as shown in the following figure
RESULTS
(1)the values of the four semiconductor currents in the distributed electro-thermal model and the respective maximum temperatures in the four cells in extreme situation
Control of the transistor model
(2) Thermal model Geometry On the idealized geometry given in Electrical modelsTransistor geometry one can distinguish different materials. From the thermal point of view the component is a domain Ω(Fig. 7) which can be decomposed into 5 several subdomains corresponding to the 5 used materials (Copper, Aluminum oxide, solder, Silicon, Aluminum), so that:
Heat equations The thermal problem is a classical transient heat problem submitted to fixed temperatures, fluxes, and sources linked to the currents and the voltages inside the component [7]. T(x,t)is the field of temperature defined on Ωx [0,tf], where x denote the position and t the time. The final time of the study is denoted tf The governing equations are defined in each subdomain
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