Eksperymentalne badania zjawiska emisji akustycznej w monolitycznych tranzystorach

• Autorzy: Kozak Maciej , Gordon Radosław

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2019.99.0002

Warianty tytułu

EN

Experimental investigations of monolithic IGBT transistor acoustic emission phenomena

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering (15-16.04.2019 ; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem wielu badań prowadzonych w energoelektronice są metody diagnostyczne określające stan sprawność pracujących elementów półprzewodnikowych. Jak każdy materiał stały półprzewodniki wytwarzają fale sprężyste w przypadku zmiany stanu z przewodzenia na blokowanie i odwrotnie. Na podstawie obserwacji można zaobserwować korelację pomiędzy przełączeniami pojedynczego tranzystora IGBT a emisją sygnału akustycznego. Zapisu emisji akustycznej dokonano za pomocą szerokopasmowego czujnika EA. Sygnał został przetworzony za pomocą karty wejściowej AD ze wzmacniaczem i zarejestrowany na komputerze PC. Zebrane dane zostały wyeksportowane do pliku, co umożliwiło dalsze przetwarzanie otrzymanych danych. Celem badania było określenie tła sygnału emisji akustycznej pochodzącej od sprawnego, przełączającego tranzystora IGBT i przygotowanie wzoru odpowiedzi w dziedzinie częstotliwości. Wyniki analizy zostaną wykorzystane jako punkt odniesienia dla dalszych badań wczesnych stadiów uszkodzenia pracujących elementów półprzewodnikowych

EN

The diagnostic methods leading to determine the condition of working semiconductor components (power transistors etc.) are on the focus of many recent researches. As any solid material the semiconductors are generating elastic waves in the case of changing conductivity state. Based on the results of experimental research, a correlation can be observed between the transition between the on and off states of a single IGBT transistor and the emitted acoustic signal. Acquisition of acoustic emission signals was obtained by using a wide band acoustic emission sensor. The received signal initially was prepared by AD input card with amplifier and were recorded by computer software. Acquired data were exported the to a file, which enabled further processing of the measured signals. The aim of the study was to determine the acoustic emission background signal coming from switching IGBT transistor and preparation of frequency response pattern. The results of analysis will be used as a reference point for a further investigation of earlystage faults of semiconductors elements.

Słowa kluczowe

PL

tranzystor IGBT; moduł IGBT; emisja akustyczna

EN

IGBT Modules; IGBT Transistor; Acoustic Emission

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: No. 99
• Strony: 19--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Kozak Maciej

• Akademia Morska w Szczecinie

autor

Gordon Radosław

• Akademia Morska w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Baliga B.J., The IGBT Device Physics, Design and Applications of the Insulated Gate Bipolar Transistor, Elsevier Inc., 2015.
• [2] Gordon R., Influence of chosen parameters on electrical machines bearings exploitation. 58th International Conference of Machine Design Departments – ICMD 2017, Prague 2017, pp. 94–99, Czech University of Life Sciences Prague.
• [3] Karkkainen T., Talvitie J., Kuisma M., Hannonen J., Strom J., Mengotti E., Silventoinen P., Acoustic Emission in Power Semiconductor Modules – First Observations, IEEE transactions on power electronics, vol. 29, november 2014.
• [4] Kozak M., Initial Excitation Issues of Synchronous Generator with VSI Inverter in Varying Rotational Speed Operation, Zawiercie, MAPE 2018, volume 1, issue 1.
• [5] Bejger A., Kozak M., Gordon R., Acoustic Emission Of Monolithic IGBT Transistors. Symso 2017, Szczecin.
• [6] Nagl B., Czerny B., Lederer M., Khatibi G., Thoben M., Nicolics J., Experimental investigation of transient electrical, thermal and mechanical behavior of IGBT inwerter modules during operation, ISPSD, Kanazawa, Japan 2013.
• [7] Luowei Zhou S., Sun P., 2013 Monitoring Potential Defects in an IGBT Module Based on Dynamic Changes of the Gate Current IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 28, no. 3, March 2013.
• [8] National Rectifier Datasheet PD - 91454B to IRG4BC40S.
• [9] Bejger A., Zastosowanie fal sprężystych emisji akustycznej do diagnozowania układów wtryskowych okrętowych silników spalinowych. Wyd. FOTOBIT, Kraków 2012.
• [10] Keprt J., Benes P., Determination of Uncertainty in Calibration of Acoustic Emission Sensors, 4th International Conference on NDT, Chania Greece, 2007.
• [11] Gordon R., Dreas A., Detection Of Acoustic Emission In Semiconductors, MAPE 2018 Zawiercie, ISBN 978-83-65265-25-8.
• [12] Fortuna Z, Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne. Warszawa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993, ISBN 83-204-1551-9.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).