检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：邢传佳浙江大学

学位级别：硕士

本硕士论文在对碳纳米管基本性质认识的基础上,对碳纳米管场效应管的建模仿真进行了研究,同时对碳纳米管互连和碳纳米管场效应管中的电-热耦合问题进行了理论分析。论文首先研究了金属性碳纳米管互连中的电-热耦合问题。通过推导金属性... 详细信息

本硕士论文在对碳纳米管基本性质认识的基础上,对碳纳米管场效应管的建模仿真进行了研究,同时对碳纳米管互连和碳纳米管场效应管中的电-热耦合问题进行了理论分析。论文首先研究了金属性碳纳米管互连中的电-热耦合问题。通过推导金属性碳纳米管中电子的平均自由程,等效电阻等电学参数,得到温度对碳纳米管电学性质的影响,然后通过求解一维热传导方程,得到碳纳米管的温度分布,进而研究自热效应对碳纳米管互连的影响,包括对信号延时和信号噪声的影响。论文接着研究了碳纳米管场效应管的建模仿真,以及电-热耦合效应对其性能的影响。利用基于半经典输运的解析模型,对单壁和双壁碳纳米管场效应管进行了理论建模,通过仿真对它们的性能进行了对比,并对工艺设计提出了合理的建议。然后论文重点研究了碳纳米管场效应管中电-热耦合问题对器件性能的影响。通过对碳纳米管场效应管电流修正,将非平衡温度因素考虑进去,用有限差分方法求解热传导方程,论文首次用解析方法研究了自热效应对MOSFET型碳纳米管场效应管性能的影响,包括对电压-电流特性,信号延时以及截止频率的影响。通过这些研究,对碳纳米管场效应管新型有源器件的可靠性进行了评估,并与传统硅场效应管性能进行了对比。论文最后将这一电-热耦合模型推广到多沟道情形,并提出了研究思路,使碳纳米管场效应管电-热耦合问题的研究更加严谨和完整。

关键词：碳纳米管碳纳米管场效应管碳纳米管互连电-热耦合模型电子输运建模仿真稳定性分析

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考虑电-热耦合的高压电器箱三维电场仿真及优化

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电力系统及其自动化学报 2023年第9期35卷 20-29页

作者：张宏宇高宇李涛李通刘勇李双影天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 中国中车株洲电力机车有限公司株洲412005

动车组车顶高压电器箱内集成了多种电气设备,各设备之间布局较为紧凑,可能造成电器箱内某些部件的表面电场严重畸变,进而导致击穿事故的发生。本文以国内某公司生产的高压电器箱为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件建立了高压电器... 详细信息

动车组车顶高压电器箱内集成了多种电气设备,各设备之间布局较为紧凑,可能造成电器箱内某些部件的表面电场严重畸变,进而导致击穿事故的发生。本文以国内某公司生产的高压电器箱为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件建立了高压电器箱三维电-热耦合模型,研究正常工况下考虑热场影响时电器箱内的电场分布规律。结果表明,考虑热场影响时,箱内场强最大值为32.64 kV/cm,最高温度为98.73℃,更符合实际运行情况。对于高压电器箱内电场畸变严重的设备进行绝缘优化,优化后电器箱内各设备场强均小于设定的起晕阈值。本文可为动车组车顶高压电器箱的工程设计提供参考。

关键词：高压电器箱电-热耦合模型电场分布绝缘优化表面电荷积聚

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阻变存储器（RRAM）器件特性与模型研究

阻变存储器（RRAM）器件特性与模型研究

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作者：雷晓艺西安电子科技大学

学位级别：博士

随着通信、计算机和个人消费电子产品发展,市场对非易失性存储器的需求量越来越大,人们对存储设备的要求也越来越高。半导体工艺技术节点进入20nm,传统基于浮栅结构的闪存(Flash)的正面临严重的技术瓶颈。因此,实现更高速度、更大容量... 详细信息

随着通信、计算机和个人消费电子产品发展,市场对非易失性存储器的需求量越来越大,人们对存储设备的要求也越来越高。半导体工艺技术节点进入20nm,传统基于浮栅结构的闪存(Flash)的正面临严重的技术瓶颈。因此,实现更高速度、更大容量、更高集成度、更强可靠性和更低功耗的存储器来取代Flash存储器成为人们研究的热点。阻变存储器以其卓越的特性受到学术领域和工业领域的高度重视。本文针对基于ZrO2与Si3N4薄膜的阻变存储器展开研究,主要内容如下:1.论文对Ti/ZrO2/Pt RRAM器件的直流转换、阻变机制、导电机制等方面的特性进行研究。研究器件的C-V与C-F特性发现器件高阻态时表现为电容特性,低阻态表现为电感特性。通过对介电常数的计算得到实验值明显大于介质本身的值。说明器件高阻态时薄膜中存在没有与氧离子复合的氧空位,减小了薄膜的有效厚度。器件高阻态下阻抗谱Nyquist图说明RRAM器件在高阻态可以等效为电阻和电容的并联。利用电流驱动的方式使器件实现电阻转换,并使器件高低阻态的电阻具有更好的一致性,存储窗口提高将近一个数量级。对SET过程限制电流和RESET过程截止电压对阻变参数的影响进行测试分析,并分析造成影响的原因。通过控制限制电流和截止电压的大小,实现器件的多值存储应用。研究不同上电极的器件的电阻转变特性与导电机制。由于Pt的高金属功函数,实现转换的周期较少且数据离散性大,器件很容易发生硬击穿失去阻变功能。Cu、Ni为上电极的器件均为金属细丝导电,通过实验和理论分析得到Ni为上电极的器件比起Cu为上电极的器件需要更高的转换电压。2.论文对Ti/ZrO2/Pt RRAM器件的温度特性进行研究。分析温度对器件电阻、Forming过程、SET/RESET电压等参数的影响。其次,针对寄生电容充放电导致器件RESET过程中电流过冲现象,提出利用高温Forming来改善器件转换性能,并抑制器件的RESET电流过冲。最后针对扫描电压应力与恒定电压应力(CVS)对器件的影响进行分析。随着扫描电压转变循环的增加,开态电流逐渐减小,关态电流逐渐增大;低阻电阻逐渐增大,高阻电阻逐渐减小,器件的开关电阻比变小;SET电压正向漂移,RESET电压负向漂移。CVS应力下器件经过多级转换实现SET和RESET过程。CVS的应力电压越大,器件实现转换所用的时间越短。另外,器件低阻态阻值越低,负向CVS转换所需时间越长。3.利用COMSOL多物理场仿真软件,以2-D轴对称结构为几何载体,建立包含离子迁移模型、电传导模型和焦耳热模型在内的RRAM器件2-D轴对称有限元电-热耦合模型,模型既包含阻变层材料的电热特性,也计入了上下电极的材料特性。模型可以准确地对器件RESET/SET过程I-V特性进行模拟。通过求解一系列偏微分方程,得到器件在转换过程中器件内部各参数氧空位浓度nD、温度T、电势Ψ、电场E、复合率R和产生率G等参数的分布细节。在此基础上,对一些关键因素如温度、导电细丝尺寸、电极材料热导率和电导率等对器件转变过程的影响进行仿真分析,为器件机制分析和性能提高提供参考。完善的RRAM器件模型的建立对更深入地分析RRAM器件工作机理以及更好指导RRAM器件制备具有非常积极的作用。4.利用PECVD淀积Si3N4薄膜,成功制得具备双极转变特性的Ti/Si3N4/Au RRAM器件。高阻态和低阻态均满足TC-SCLC导电机制。器件转换电流低于1m A,并获得稳定的存储窗口。在现有关于Si3N4基RRAM器件的报道中,SET/RESET转换电压最小,转换功率密度小于其它文献2到3个数量级。另外,尝试通过插入Al2O3薄膜,制备双极电阻转换Ti/Al2O3-Si3N4/Au RRAM器件,研究Al2O3-Si3N4堆栈结构对器件性能的改变。堆栈结构的器件低阻态导电机制由原来单层Si3N4器件的TC-SCLC改变为欧姆导电机制。Al2O3薄膜的插入不但减小了SET/RESET转换电压,Forming电压也有所减小,并使器件转换电压的一致性有所改善。Si3N4基RRAM器件的制备以及堆栈结构器件的研究,对于提高基于氮化物薄膜的RRAM器件特性具有重要的意义。

关键词：非易失性存储器阻变存储器导电细丝阻变特性电-热耦合模型

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基于正交模型灰色关联算法的高功率动力电池包冷却结构优化研究

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车用发动机 2022年第4期 57-62,84页

作者：杨建青罗仁宏李小庆王之丰浙江工业职业技术学院浙江绍兴312000 武汉商贸职业学院湖北武汉438401 华中科技大学湖北武汉430000 浙江省吉利汽车研究院有限公司浙江杭州315336

针对液冷型动力电池包冷却结构多因素参数化研究,搭建电芯电-热耦合仿真模型,通过台架试验验证了电芯仿真计算的有效性。对显著影响液冷型电池包性能的冷却液流速、冷却液温度及冷管宽度和高度4个关键参数进行四因素四水平正交试验计算... 详细信息

针对液冷型动力电池包冷却结构多因素参数化研究,搭建电芯电-热耦合仿真模型,通过台架试验验证了电芯仿真计算的有效性。对显著影响液冷型电池包性能的冷却液流速、冷却液温度及冷管宽度和高度4个关键参数进行四因素四水平正交试验计算,基于正交模型的模糊灰色关联分析法探究四因素对电池模组最高温度和最大温差的影响权重。结果显示:对于电池模组最高温度,冷却液的温度对其影响最大,冷却液流速次之,冷却管道宽度影响最小;而对于电池模组最大温差,冷却液流速对其影响最大。通过结果分析得到优化组合方案,计算得到优化方案能使得电池组最高温度下降到32.8℃,最大温差控制在3.3℃内,冷却性能表现最佳。

关键词：动力电池包冷却性能电-热耦合模型正交试验模糊灰色关联

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水冷型高功率动力电池包冷却结构优化

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机械设计与制造 2024年第9期403卷 223-227页

作者：张威罗仁宏方超武汉交通职业学院汽车学院湖北武汉430065 武汉商贸职业学院现代工业技术学院湖北武汉438401 浙吉利汽车研究院有限公司浙江杭州315336

车用高功率动力电池放电倍率大、产热快,易出现电芯过热问题,以优化水冷型高功率电池模组放电散热能力为研究目的,对电池模组冷却参数进行组合探究。搭建模组放电-产热耦合仿真模型,以冷却液温度T、流速V,冷管宽度W、高度H为优化边界建... 详细信息

车用高功率动力电池放电倍率大、产热快,易出现电芯过热问题,以优化水冷型高功率电池模组放电散热能力为研究目的,对电池模组冷却参数进行组合探究。搭建模组放电-产热耦合仿真模型,以冷却液温度T、流速V,冷管宽度W、高度H为优化边界建立四因素-四水平正交试验,利用极差分析法完成了各因素对响应目标影响的权重计算,结果显示:对模组最高温度和最大温差影响最大的因素分别是冷却液温度和流速。在权重计算结果基础上结合响应目标直方图和电芯表面温度分布图确定了全组最优解,较优方案Ι台架试验结果与仿真值相吻合,验证了本次优化方法的正确性。

关键词：水冷型电池包温控能力电-热耦合模型正交试验

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大功率三电平变频器损耗及IGBT结温分析

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电力电子技术 2019年第2期53卷 62-65页

作者：周肖飞云献睿何文云何凤有中国矿业大学电气与动力工程学院江苏徐州221116

提出一种大功率三电平变频器损耗及器件结温计算的简便方法,通过实验数据建立绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块导通损耗和开关损耗数学模型,并利用功率器件驱动信号来计算变频器的损耗,综合考虑了调制策略、负载功率因数、输出电流谐波、... 详细信息

提出一种大功率三电平变频器损耗及器件结温计算的简便方法,通过实验数据建立绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块导通损耗和开关损耗数学模型,并利用功率器件驱动信号来计算变频器的损耗,综合考虑了调制策略、负载功率因数、输出电流谐波、直流母线电压波动等因素,适用于变频器任何工况下的损耗和结温计算。建立了中点箝位型(NPC)三电平变频器电-热耦合模型,通过仿真和实验证明了所提方法的正确性,并分析了基于单开关周期的功率器件瞬态损耗及结温波动情况。

关键词：绝缘栅双极型晶体管结温电-热耦合模型

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一种基于温度变化的动力电池智能充电策略

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电源技术 2022年第5期46卷 518-522页

作者：郭剑成王惜慧岑海林华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

针对动力电池在快速充电中容易发生温度过高、温度变化过大甚至导致热失控的问题,提出了一种基于温度变化的动力电池智能充电策略。分析了Reflex快速充电策略原理及其优点,针对动力电池的充电特性,采用模糊控制系统对Reflex快速充电策... 详细信息

针对动力电池在快速充电中容易发生温度过高、温度变化过大甚至导致热失控的问题,提出了一种基于温度变化的动力电池智能充电策略。分析了Reflex快速充电策略原理及其优点,针对动力电池的充电特性,采用模糊控制系统对Reflex快速充电策略进行优化设计;对电池单体进行脉冲放电实验确定电池参数,并在Simulink中搭建电-热耦合模型进行仿真。仿真结果表明:当Reflex正脉冲电流为1 C时,充电时间最长、充电初期温升最小但中期温度变化明显;当Reflex正脉冲电流为2 C时,充电时间为1 C的54%,但电池初期温升最大且温度超过安全充电温度;当采用智能充电策略,充电温升明显减弱、充电过程中温度变化减小且充电时间比2 C仅增加13%。根据智能充电策略进行实验,在0~2200 s智能充电策略电池温度变化符合仿真预期,证明该充电策略有效可行。

关键词：动力电池智能充电策略温度变化电-热耦合模型

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锂离子电池多点内短路及物理场变化

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电池 2021年第2期51卷 131-134页

作者：陈明彪白帆飞宋文吉冯自平中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 佛燃能源集团股份有限公司广东佛山528000

建立电-热耦合的内短路模型,分析单点或多点触发内短路后且发生热失控前,锂离子电池电流场及温度场的变化。两点内短路与单点内短路相比,单层内短路电池和多层内短路电池的最大局部电流分别下降到65%和56%左右,最高局部产热率分别下降到... 详细信息

建立电-热耦合的内短路模型,分析单点或多点触发内短路后且发生热失控前,锂离子电池电流场及温度场的变化。两点内短路与单点内短路相比,单层内短路电池和多层内短路电池的最大局部电流分别下降到65%和56%左右,最高局部产热率分别下降到43%和30%左右。电池在发生热失控前,对于单层两点触发内短路工况,内短路点越靠近极耳,通过内短路点的电流越大。减小远离极耳内短路点的电阻,可在一定程度上降低电池的最高温度。当监测到单层铝箔-负极形式内短路触发后,在发生热失控前强行刺穿所有电池层,有助于降低局部最高产热率。

关键词：锂离子电池电-热耦合模型内短路极耳热安全

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氧化铪基柔性阻变存储器制备及其阻变改性研究

氧化铪基柔性阻变存储器制备及其阻变改性研究

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作者：廖成浩福州大学

学位级别：硕士

阻变存储器(RRAM)因其优异的非挥发性存储性能而成为下一代存储技术的有力候选,其中,基于柔性衬底所实现的透明氧化物阻变存储器在可视化电子领域也有着重要的应用前景。另外,传统的计算机架构因其运算与存储空间的分离导致了冯·... 详细信息

阻变存储器(RRAM)因其优异的非挥发性存储性能而成为下一代存储技术的有力候选,其中,基于柔性衬底所实现的透明氧化物阻变存储器在可视化电子领域也有着重要的应用前景。另外,传统的计算机架构因其运算与存储空间的分离导致了冯·诺依曼瓶颈与存储墙问题的出现,而新兴的神经形态计算则被认为是突破以上瓶颈的有效途径之一。若是利用阻变器件的电阻渐变特性来模仿神经突触的连接权重,便可以实现具有神经网络功能的庞大电路,进而以并行运算的方式高效地处理数据,克服传统计算构架的不足。因此,本文主要研究的是氧化铪基柔性透明阻变存储器件的制备与优化方法,并分析其阻变行为,以及探索器件作为电子突触的可能性。我们还定性地模拟了器件的阻变过程,分析其阻变过程中的电-热耦合过程,为更好地理解器件的工作机理提供依据。研究表明,基于PET衬底所制备的ITO/HfOx/ZnO/ITO结构的柔性透明阻变器件具有良好的柔韧性、较高的光学透过率以及稳定的阻变存储特性。与单介质层阻变器件(ITO/HfOx/ITO)相比,由于引入HfOx/ZnO界面势垒限制了电荷输运,器件的最大工作电流因此由mA降低至μA量级(其功耗也降至μW量级)。单介质层阻变器件高、低阻态的导电机制分别为空间电荷限制电流机制与细丝辅助的欧姆导电机制,而HfOx/ZnO阻变器件高、低阻态的导电机制则分别符合肖特基发射机制与普尔-法兰克发射机制。通过控制HfOx/ZnO阻变器件,我们实现了对器件电阻值的连续调节,并将阻变器件改性为电子突触器件。实验表明,通过脉冲刺激训练突触器件的学习功能,器件具备了与生物突触类似的记忆与遗忘特性,而器件的遗忘过程,则可能源自其内部陷阱所捕获电荷的脱离。通过测试突触器件的峰电位时间依赖可塑性(STDP),我们获得了典型的非对称型赫布学习效果,而器件的突触权重变化量(Aw>1 00%)已堪比甚至超过生物突触。我们还利用COMSOL多物理场仿真软件,建立了 HfOx/ZnO器件阻变过程的电-热耦合模型,并获得了阻变器件的电势Ψ、电流密度J以及温度T等参数的定性分布情况。通过模拟获得的器件工作电流与温度和实验推导得出的数值基本吻合,这即说明模型建立基本正确,而控制电场和温度场下的氧空位分布则是实现器件电阻连续调节的核心。

关键词：阻变存储器柔性透明器件电子突触器件电-热耦合模型电容-电压特性测试

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大功率三电平变流器电—热耦合特性分析研究

大功率三电平变流器电—热耦合特性分析研究

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作者：周肖飞中国矿业大学

学位级别：硕士

随着我国大容量电力电子变流器的广泛应用和不断提升的容量需求,变流器的可靠性要求也越来越高。电力电子器件工作于高电压、大电流的高频开关工作模式下,所产生的功率损耗必然造成器件温度升高,严重时会导致器件过热失效,热失效已成为... 详细信息

随着我国大容量电力电子变流器的广泛应用和不断提升的容量需求,变流器的可靠性要求也越来越高。电力电子器件工作于高电压、大电流的高频开关工作模式下,所产生的功率损耗必然造成器件温度升高,严重时会导致器件过热失效,热失效已成为大功率变流系统失效的主要形式。大功率三电平变流器因其电压等级高、输出谐波低、结构相对简单等优点在兆瓦级大功率应用场合得到普遍应用,因此本文以三电平变流器为研究对象,对其电-热耦合特性进行分析,并通过建立变流器电-热耦合模型对不同工况下IGBT的功率损耗和结温进行研究。首先,理论分析了大功率IGBT模块的暂态过程和开关损耗计算方法,针对IGBT损耗难以在线计算问题,通过大量离线实验获得IGBT和二极管在不同条件下的损耗数据,并利用数学拟合方式建立了IGBT模块的损耗数学模型。本文以大功率三电平逆变器为例,深入分析三电平变流器不同工作模式下的换流回路,针对传统变流器损耗计算模型的参数依赖性强、复杂工况计算困难、无法在线计算等问题,提出了两种变流器实时损耗估算模型:一种基于IGBT驱动脉冲的变流器损耗计算方法可对变流器复杂工况下的实时损耗进行仿真估算;另一种基于现场数据的变流器损耗计算模型可利用IGBT占空比信息实现变流器损耗在线计算。文章以一种特定散热器结构的三电平变流器风冷散热系统为例,建立了变流器整体热网络模型,综合考虑了IGBT模块内部芯片间热耦合作用和IGBT模块间热耦合作用,并利用ANSYS有限元分析软件对热网络参数进行了提取。最后,利用三电平变流器损耗计算模型和热网络模型建立了三电平变流器的电-热耦合模型。对不同工况下变流器损耗和IGBT模块结温的仿真分析表明:负载电流、基波频率、开关频率等都会影响IGBT模块的结温和波动幅度,且变流器损耗分布与负载功率因数有关;IGBT模块内部芯片间的热耦合影响较小,当多IGBT模块共用散热器时,不同IGBT模块间的热耦合影响较为严重。大功率双三电平互馈实验证明本文所建立的电-热耦合模型与实际相符,可准确地反映变流器的电-热耦合规律。

关键词：三电平变流器绝缘栅双极型晶体管功率损耗电-热耦合模型结温

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