同轴波导虚阴极振荡器二极管参数优化的研究

采用粒子模拟研究了同轴波导虚阴极振荡器二极管参数对微波效率和频率的影响,得到了由二极管参数改变引起的二极管阻抗变化及其对微波效率的影响规律. 借鉴具有慢波结构的高功率微波器件中微波模式特性阻抗的计算方法,给出同轴波导虚阴极振荡器中微波主模式特性阻抗的理论计算公式. 将理论计算结果与由粒子模拟对器件进行优化后得到的二极管阻抗进行比较,发现当反映电子束特性的二极管阻抗与微波主模式特性阻抗匹配时,虚阴极振荡器具有较高的束波功率转换效率. 进一步用特性阻抗对其他几种典型结构的虚阴极振荡器进行分析,验证了该方法的合理性,为设计高效率虚阴极振荡器提供了理论指导. 关键词： 虚阴极振荡器 同轴波导 二极管参数 特性阻抗     

双极性流对低阻抗器件的影响

 分析讨论了双极性流对平面二极管发射电流的影响，并利用PIC程序对平面二极管中的双极性流问题进行了数值对比。在此基础上模拟研究了具有径向发射特点的低阻抗高功率微波器件MILO中的双极性流问题。结果表明：双极性流的出现使器件偏离最佳工作点，使输出功率和效率降低，电压越高，器件偏离最佳工作点就会越远，当电压高到一定值以后会使器件的工作点移至B-H曲线以下，器件处于过绝缘状态，不能正常工作。     

大功率二极管在脉冲成形网络（PFN）中的应用

本文较为系统地对二极管在ＰＦＮ中的典型接法进行了理论分析和实验研究，为二极管作Ｃｒｏｗｂａｒ开关和串联反向电流抑制器件应用提供了选择接法和二极管的依据。     

电子回流对高功率无箔二极管效率的影响

基于单电子在电磁场中的运动理论, 对某过模微波器件, 用无箔二极管通过分析其导引螺旋管磁场和电子发射区电场的分布与相互关系, 证明了电子回流与电子束传输效率密切相关。效率实验研究表明: 对大尺寸导引磁场, 不同半径薄环阴极发射电子束电功率有较大区别; 如果电子束半径小于50mm, 二极管效率大于95%;如果电子束半径大于90mm, 二极管效率小于75%。     

高探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件

基于标准0.35μm CMOS工艺设计了一种单光子雪崩二极管器件.采用p+n阱型二极管结构,同时引进保护环与深n阱结构以提高单光子雪崩二极管性能;研究了扩散n阱保护环宽度对雪崩击穿特性的影响;对器件的电场分布、击穿特性、光子探测效率、频率响应等特性进行了分析.仿真结果表明:所设计的单光子雪崩二极管器件结构直径为10μm,扩散n阱保护环宽度为1μm时,雪崩击穿电压为13.2 V,3 dB带宽可达1.6 GHz;过偏压为1 V、2 V时最大探测效率分别高达52%和55%;在波长500~800 nm之间器件响应度较好,波长为680 nm时单位响应度峰值高达0.45 A/W.     

多级XRAM型脉冲功率电源开关器件简化研究

电磁发射的能力主要取决于脉冲功率电源系统,脉冲功率电源的优化是电磁发射技术取得进一步突破的关键技术之一。电感储能型脉冲功率电源在能量密度方面有很大优势,具备深远的发展潜力。基于串联充电和并联放电的XRAM型脉冲功率电源具有结构简单、可扩展性强的优点。分析了多级XRAM电源拓扑结构中二极管器件的工作原理,按照功能分类,提出了简化二极管器件数量的方案。建立了基于ICCOS的30级XRAM型脉冲功率电源带轨道炮负载的仿真模型,每5级为一个电源模块,系统总储能为365 kJ,发射效率近20%。通过对比简化前后模型性能指标的仿真结果,证明了简化第一级的下臂二极管不利于多级电源的运行。简化多级拓扑中的最后一级逆流电容串联二极管,以及在优化逆流电容参数的前提下简化充电晶闸管的反并二极管,对电源模块的放电电流没有明显影响。     

新型量子器件—共振隧穿二极管和三极管的原理及应用前景

量子器件是近年来电子器件研制的一个前沿领域．本文从电子共振隧穿双势垒的基本概念出发，介绍在此基础上发展起来的一类重要的量子器件，即量子共振隧穿二极管和三极管的基本原理．现在巳有可在室温下工作的这类器件原型，本文以两个具体的实例说明这类新型量子器件作为功能性器件的巨大潜力．     

单向瞬态电压抑制二极管的参数提取

在半导体器件高功率电磁脉冲效应数值模拟中,真实器件的物理模型构建较为困难。为了解决这一问题,以某型单向瞬态电压抑制(TVS)二极管为例,对其进行测试获取建模所需的参数信息。通过X光成像、扫描电子显微镜（SEM）及杂质染色等技术手段,获得了该器件PN结正对面积大小、PN结深度等结构参数。通过实验测量了二极管的反向击穿电压和电容曲线,结合数值计算,推导出了二极管的杂质浓度。利用本次实验获得的参数,结合数值计算的结果,建立了该型号二极管的真实半导体物理模型。对该模型进行了数值仿真,计算了器件的伏安响应曲线并与实验值进行了比对,计算结果与实验值吻合较好。本次的方法除了可以直接用于PN结型器件的建模外,也为其他器件物理模型的建立提供了参考,可在半导体器件效应数值模拟研究中得到应用。     

0.38 THz混频器关键器件设计和仿真优化北大核心CSCD

太赫兹混频器是太赫兹波收发系统中的关键器件,是将信号频率从一个量值变换为另一个量值的电路器件,其中肖特基二极管是太赫兹混频器中的核心器件,除了肖特基二极管以外,低频滤波器、本振端口等也属于太赫兹混频器中的关键器件。对0.38THz混频器中的关键组件包括波导管、肖特基二极管、滤波器等在HFSS中进行了建模、仿真,最后通过对仿真结果的分析,实现了可以满足0.38THz太赫兹混频器的各个关键模块的模型,通过这些模型实现了混频器整体的优化。     

n-GaN肖特基势垒二极管的高温电子辐照效应

本文研究了n-GaN肖特基势垒二极管的高温电子辐照效应。实验结果显示,高温下进行电子辐照,界面处辐照诱生缺陷会同时产生和被退火恢复;器件的击穿电压和反向漏电流受辐照影响减弱,其电学阈值增加;由辐照效应导致的可见光响应的影响仍然存在。     

X射线二极管的灵敏度标定和应用

阐述了Ｘ射线二极管铝阴极光电转换量子效率，并在单色亚千Ｘ射线光源装置上对铝阴极的灵敏度进行了绝对标定，最后介绍了采用Ｘ射线二极管探头来测量激光－等离子体相互作用中产生的亚千Ｘ射线能量。     

向内发射同轴型二极管电流电压关系二维修正

 给出了对同轴型强流电子束二极管的电流电压关系进行的部分理论推导与介绍,同时利用PIC数值模拟以及实验研究得到的二维效应修正关系曲线。在研究中首先给出了对向内发射同轴型二极管在不同电压等级下的电流电压关系,然后用PIC数值模拟方法进行验证。对数值模拟的结果也给出了理论推导公式在不同状态下的二维效应修正因子与电子束流运动的特点。在研究中得到的电流电压关系理论公式基本上反映了不同条件下同轴型二极管的束流特性,所以此研究结果可以直接应用于包含同轴型二极管结构的脉冲功率器件的设计与实验结果的分析中,为实验中相关问题的解决提供设计的依据与理论分析基础。     

声单向操控研究进展

电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生, 在整个人类社会中引起了科技的深刻变革. 声波是一种具有非常悠久的研究历史的经典波, 却始终被认为仅具有对称的传播形式. 若能制造出可像电子二极管控制电流般实现声波单向导通的声学器件, 显然将对整个声学研究领域产生重大影响, 具有重要的科学意义及应用价值. 第一个基于非线性媒质与声子晶体的声二极管利用非线性突破声学互易原理的局限, 首次实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应. 针对非线性系统转换效率低下的固有缺陷, 在线性体系内围绕声单向传播这个重要科学问题开展了一系列理论和实验研究, 设计与制备了多种具有特殊结构和性能的线性声学单向结构, 在器件的效率、带宽及尺寸方面产生了突破. 在声二极管研究的基础上, 第一个可以像电子三极管操控电流般对声流进行操控与放大的声三极管理论模型也被提出. 本文介绍了声单向传播这一新兴且富有蓬勃生机的研究领域中的主要进展.     

半超结SiGe高压快速软恢复开关二极管

将SiGe材料的优异性能与半超结结构的优势相结合,提出了一种半超结SiGe功率二极管, 可适应高频化电力电子电路对功率二极管低通态压降、高击穿电压、较小的反向漏电流以及快而软的反向恢复特性的要求,显著提高器件的各种特性. 关键词： 半超结 硅锗二极管 高压 快速软恢复     

基于碳化硅等离子体器件的功率脉冲锐化技术

利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管（DSRD）与雪崩整形二极管（DAS）全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将峰值超过千伏的电压脉冲的前沿缩短到300 ps;碳化硅DSRD与DAS的组合可以输出脉冲前沿在35 ps、峰值超过2 kV的电压脉冲。仿真与实验发现当触发脉冲与碳化硅DAS匹配时,可以实现快速开启后快速关断,得益于碳化硅DAS这种神奇现象,可以将峰值在两千伏以上脉冲的半高宽缩小到百皮秒量级;通过频谱分析发现脉冲经过DAS整形后,其最高幅值-30 dB对应的频谱带宽扩大了37倍,达到7.4 GHz。     

声波的“单行道”——声二极管的理论与实验研究

作为第一个可实现电整流的器件,电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生,并在全球范围内引发了各个领域内的革命,最终深刻地改变了我们的整个生活.声波作为一种重要的经典波,具有比电磁波更为悠久的研究历史及更为普遍的存在形式.因此,若能设计并实现一种可像电子二极管控制电流那样对声能量进行整流的声学器件,这将对声学的器件制造、实际应用乃至整个声学研究领域都产生重大影响,其学术意义及应用价值的重要性不言而喻.文章详细介绍了利用超晶格与非线性声学材料构成的声二极管的理论与实验方面的最新研究进展.     

高功率二极管激光器失效特性研究

利用统计分析手段,对高功率二极管激光器封装中各工艺环节引起器件失效的原因进行了分析和归类.根据几种失效模式的分析结果,焊接空隙、结短路、腔面退化是引起高功率DL失效的主要模式,针对高功率二极管激光器失效的主要模式,对焊料沉积夹具及焊接工艺参数进行了改进和优化,大大提高了封装工艺水平,使封装的器件成品率由原来的77%提高到了85%以上.     

结终端采用JTE保护技术的4H-SiC PiN二极管模拟和研制

利用二维器件模拟软件ISE-TCAD 10.0,对结终端采用结扩展保护技术的4H-SiC PiN二极管平面器件进行反向耐压特性的模拟,并获得许多有价值的模拟数据.依据所得的模拟数据进行此种二极管器件的研制.实验测试表明,此二极管的模拟优化数据与实验测试的结果一致性较好,4H-SiC PiN二极管所测得到的反向电压达1600 V,该反向耐压数值达到理想平面结的击穿耐压90%以上.     

大功率低功耗快速软恢复SiGeC功率开关二极管

为满足电力电子电路对功率开关二极管高频化的发展要求，提出了一种大功率低功耗快速软恢复p⁺(SiGeC)-n^--n⁺异质结二极管.与常规的Si p-i-n二极管相比，在正向电流密度不超过1000 A/cm²情况下，p⁺(SiGeC)-n^--n⁺二极管的正向压降减少了约1/5，有效降低了器件的通态功耗；反向恢复时间缩短了一半多，反向峰值电流降低了约25%，软 关键词： 快速软恢复 大功率低功耗 SiGeC/Si异质结功率二极管     

向外发射同轴型虚阴极振荡器研究

在高功率微波源研究领域提出了一种新型虚阴极器件——向外发射同轴型虚阴极振荡器.对其相关束流特性进行了理论分析,得到了同轴空间径向传输空间电荷限制电流,以及虚阴极产生的条件和电子束运动的基本规律.基于数值模拟得到的结果,向外发射同轴型虚阴极振荡器不仅表现出较高的能量转换效率,而且有利于增加虚阴极器件产生高功率微波的脉宽,同时还可以应用于低频段高功率微波源.这种虚阴极器件的可能输出微波方式也进行了讨论 关键词： 虚阴极 高功率微波 脉冲功率 电子束二极管