基区Ge组分分布对SiGe HBTs热学特性的影响

基区Ge组分的加入可以改善SiGe HBT的直流特性、 频率特性和噪声特性, 但Ge组分及其分布对HBT热学特性的影响报道还很少. 本文利用SILVACO半导体器件仿真工具, 建立了多指SiGe HBT模型, 对基区具有不同Ge组分梯度结构的SiGe HBTs的热学特性和电学特性的热稳定性进行了研究. 研究发现, 在Ge组分总量一定的条件下, 随着Ge组分梯度的增大, 器件的特征频率明显提高, 增益β和特征频率f_T随温度变化变弱, 器件温度分布的均匀性变好, 但增益变小; 而基区均匀Ge组分(Ge组分梯度为零) 的HBT的增益较大, 但随温度的变化较大, 器件温度分布的均匀性也较差. 在此基础上, 将基区Ge组分均匀分布和Ge组分缓变分布相结合, 提出了兼顾器件热学特性、 增益特性和频率特性的新型基区Ge组分分布- 分段分布结构. 结果表明, 相比于基区Ge组分均匀分布的器件, 新器件温度明显降低; β和f_T保持了较高的值, 且随温度的变化也较小, 显示了新结构器件的优越性. 这些结果对HBT的热学设计具有重要的参考意义, 是对SiGe HBT性能研究的一个补充.     

新型宽温区高热稳定性微波功率SiGe 异质结双极晶体管

宽温区大电流下的热不稳定性严重制约着功率SiGe 异质结双极晶体管 (HBT) 在射频和微波电路中的应用.为改善器件的热不稳定性, 本文利用SILVACO TCAD建立的多指功率SiGe HBT模型, 分析了器件纵向结构中基区Ge组分分布对微波功率SiGe HBT电学特性和热学特性的影响. 研究表明, 对于基区Ge组分为阶梯分布的HBT, 由于Ge组分缓变引入了少子加速电场, 使它与均匀基区Ge组分HBT相比, 具有更高的特征频率f_T, 且电流增益β和f_T随温度变化变弱, 这有利于防止器件在宽温区工作时电学特性的漂移.同时, 器件整体温度有所降低, 但器件各指温度分布均匀性较差.考虑多指HBT各发射极指散热能力存在差异, 在器件纵向结构设计为基区Ge组分阶梯分布的同时, 对其横向版图进行发射极指间距渐变结构设计, 用于改善器件各指温度分布的均匀性, 进而提高HBT的热稳定性.结果表明, 与基区Ge组分为均匀分布的等发射极指间距结构HBT相比, 新器件各指温度分布均匀性明显改善, f_T保持了较高的值, 且β和f_T 随温度变化不敏感, 热不稳定性得到显著改善, 显示了新器件在宽温区大电流下工作的优越性. 关键词： SiGe 异质结双极晶体管 Ge组分分布 发射极指间距渐变技术 热稳定性     

SiGe HBT大信号等效电路模型

基于SiGe HBT(异质结双极晶体管)的物理模型，建立了描述SiGe HBT的大信号等效电路模型.该等效电路模型考虑了准饱和效应和自热效应等，模型分为本征和非本征两部分，物理意义清晰，拓扑结构相对简单.该模型嵌入了PSPICE软件的DEVEO(器件方程开发包)中.在PSPICE软件资源的支持下，利用该模型对SiGe HBT器件进行了交直流特性模拟分析，模拟结果与理论分析结果相一致，并且与文献报道的结果符合较好. 关键词： SiGe HBT 等效电路模型 PSPICE     

基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件

采用旋涂工艺将PbSe三维自组装超晶格镶嵌在两层聚合物PVP中,制备了基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件,器件结构为ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al,研究了其电学性能和记忆效应。与参比器件ITO/PVP/Al相比,器件ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al的电流-电压特性呈现出非常明显的电双稳特性和非易失记忆行为,在相同的电压下同时具有两种不同的导电状态：低电导的关态和高电导的开态。当PVP与PbSe超晶格的质量比为1：1时,器件性能最好,其最大电流开关比为7×10⁴,经过10⁴ s仍几乎无衰减。通过对电流-电压曲线拟合,利用不同的导电模型对器件的载流子传输机制进行了解释。结果表明,PbSe三维自组装超晶格作为电荷陷阱,可以俘获、储存及释放电荷,对器件的电双稳性能能起决定性作用。     

基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件（英文）

采用旋涂工艺将Pb Se三维自组装超晶格镶嵌在两层聚合物PVP中,制备了基于PVP和Pb Se三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件,器件结构为ITO/PVP/Pb Se三维自组装超晶格/PVP/Al,研究了其电学性能和记忆效应。与参比器件ITO/PVP/Al相比,器件ITO/PVP/Pb Se三维自组装超晶格/PVP/Al的电流-电压特性呈现出非常明显的电双稳特性和非易失记忆行为,在相同的电压下同时具有两种不同的导电状态:低电导的关态和高电导的开态。当PVP与Pb Se超晶格的质量比为1∶1时,器件性能最好,其最大电流开关比为7×104,经过104s仍几乎无衰减。通过对电流-电压曲线拟合,利用不同的导电模型对器件的载流子传输机制进行了解释。结果表明,Pb Se三维自组装超晶格作为电荷陷阱,可以俘获、储存及释放电荷,对器件的电双稳性能能起决定性作用。     

基于流体动力学模型的2维砷化镓金属半导体场效应管数值模拟

 介绍了用于描述工作在高频强电场条件下的亚微米半导体器件的流体动力学模型，并讨论了为求解流体动力学模型所采用的算子分裂方法和有限体积法。使用流体动力学模型，对亚微米GaAs金属半导体场效应管器件进行了2维数值模拟，得到了该器件的I-V曲线、电子密度分布和电子温度分布。数值模拟结果表明，器件栅极电压越负，肖特基结的耗尽层越厚，源漏电流越小；在耗尽层内电场最强处，电子温度达到4 000 K;在强电场下，电子温度将严重偏离晶格温度，形成所谓热电子。     

飞秒脉冲激光作用下金属薄膜的热弹性研究

利用双曲-双温两步热传导和热电子崩力模型,考虑到晶格温度与应变速率的耦合效应,得到了用于描述飞秒激光作用下金属薄膜热力效应的超快热弹性模型。以飞秒脉冲激光辐照金属铜薄膜为例,运用具有人工粘性和自适应步长的有限差分算法,对不同能量密度和脉冲宽度条件下薄膜体内温度场和应力场的变化规律进行了数值模拟,对比分析了电子晶格耦合系数对超快加热过程的影响。结果表明,飞秒脉冲激光辐照早期为明显的非平衡加热过程,电子温度迅速升高,而晶格温度的升高却相对较慢;激光辐照早期的热力耦合效应导致薄膜前表面附近的热应力表现为压应力,随着时间的推移,热应力由压应力转变为张应力,为激光加工和激光对抗提供了理论参考。     

固壁加热的分子动力学模拟研究

本文应用分子动力学模拟方法,讨论了NVE系综中不同初始晶格类型对模拟系统平衡温度和截断半径对模拟系统平衡总能的影响.建立了一种新的固壁加热模型,模拟研究了由铂组成固壁对流体氩快速加热过程.在本文的模拟条件下,由于固壁与液体之间的快速加热作用,固壁与液体之间产生的蒸汽推动液体向上移动,可以明显地观察到Leidenfrost现象的产生.     

能带工程对射频功率SiGe异质结双极晶体管热性能的改善

众所周知,基区"能带工程"可以改善Si_1-xGe _{x 基区异质结双极晶体管(HBT)的直流、频率和噪声等特性,但"能带工程"对HBT热学特性的影响的研究还很少。本文基于三维热电反馈模型,分析了"能带工程"对射频功率SiGe HBT热性能的影响。考虑到电流增益随温度的变化以及发射结电压负温度系数,给出了器件热稳定所需最小镇流电阻(REmin)的表达式,在此基础上给出了非均匀镇流电阻的设计,进一步提高了SiGe HBT的热稳定性 关键词： SiGe HBT Ge组分 热电反馈 镇流电阻}     

一种基于能带工程设计的CaAsSb/InP异质结双极晶体三极管

异质结晶体三极管（HBT）的性能与其材料体系密不可分，利用能带工程可以大大优化器件的结构，提高器件性能，文章从分析HBT的能带结构及设计要求入手，介绍了一种利用能带工程设计的基于GaAsSb/InP材料体系的新型HBT器件的结构及其性能，分析了该器件与其它材料体系器件相比所具有的优异特性，说明了对HBT的各区材料，其带边的相对位置所起的重要作用，最后，文章还报道了近期的实验情况，说明了GaAsSb/InP体系HBT的实际性能与理论预言一致。     

超结硅锗碳异质结双极晶体管机理研究与特性分析优化

提出一种超结硅锗碳异质结双极晶体管(SiGeC HBT)新结构.详细分析了新结构中SiGeC基区和超结结构的引入对器件性能的影响,并对其电流输运机制进行研究.基于SiGeC/Si异质结技术,新结构器件的高频特性优良;同时超结结构的存在,在集电区内部水平方向和垂直方向都建立了电场,二维方向上的电场分布相互作用大大提高了新结构器件的耐压能力.结果表明:超结SiGeC HBT与普通结构SiGeC HBT相比,击穿电压提高了48.8%;更重要的是SiGeC HBT器件中超结结构的引入,不会改变器件高电流增益、高频率特性的优点;新结构器件与相同结构参数的Si双极晶体管相比,电流增益提高了10.7倍,截止频率和最高震荡频率也得到了大幅度改善,很好地实现了高电流增益、高频率特性和高击穿电压三者之间的折中.对超结区域的柱区层数和宽度进行优化设计,随着柱区层数的增多,击穿电压显著增大,电流增益有所提高,截止频率和最高震荡频率减低,但幅度很小.综合考虑认为超结区域采用pnpn四层结构是合理的.     

RSD固态脉冲电源中的罗氏线圈电流检测技术

 介绍了基于高速大功率反向开关晶体管(RSD)的磁压缩固态脉冲电源试验平台,就RSD状态电流及磁压缩脉冲电流的波形特征对检测环节高需求的问题,研究了罗氏(Rogowski)线圈传感头的频率特性,在对比已有传感头信号处理方法的基础上,给出了一种新型结构的自积分与外积分复合式罗氏线圈的设计过程和参数选取方法,在保证传感器具有1 mV/A灵敏度的前提下,将传感器的工作频带从低频拓宽到线圈的自然角频率。给出了二级磁压缩网络放电的负载电流实验波形及RSD开关的触发、导通电流波形,验证了该罗氏线圈传感器能够满足本固态脉冲电源中的RSD开关状态电流高精度检测和负载电流的高频检测要求。     

Study on the saturation characteristics of high-speed uni-traveling-carrier photodiodes based on field screening analysis

A back-illuminated mesa-structure InGaAs/InP charge-compensated uni-traveling-carrier(UTC) photodiode(PD) is fabricated,and its saturation characteristics are investigated.The responsivity of the 40-μmdiameter PD is as high as 0.83 A/W,and the direct current(DC) saturation current is up to 275 mA.The 1-dB compression point at the 3-dB cutoff frequency of 9 GHz is measured to be 100 mA,corresponding to an output radio frequency(RF) power of up to 20.1 dBm.According to the calculated electric field distributions in the depleted region under both DC and alternating current(AC) conditions,the saturation of the UTC-PD is caused by complete field screening at high optical injection levels.     

超微粒金刚石砂轮电解修整电源的研制

在轨迹成型法加工光学零件技术中 ,为了实现超精密磨削 ,采用了在线电解修整砂轮技术。为此研制了高频脉冲电源 ,研制的高频脉冲电源用于电解修整金属结合剂金刚石砂轮。高频电源由主电路、接口电路和控制电路组成。主电路是提供工作电流的通路 ,控制电路采用了单片机控制技术 ,接口电路实现A/D转换及驱动电压放大级。经调试电源电压在 0～ 90V ,脉冲频率在 4～ 5 0 0Hz范围内可调 ,平均电流可达 15A。该电源的技术指标 ,均达到设计要求。     

速调管输入腔开放腔的高频特性分析与实验研究

 建立了带输入波导结构的S波段速调管放大器输入腔开放腔模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,并对输入腔结构进行了优化设计。利用已加工的输入腔进行了高频参数的冷测实验研究,实验中的输入腔结构尺寸与高频分析中的完全相同,实验结果与高频分析结果一致。用3维PIC程序对电子束经过该输入腔后的束流调制以及注入微波的吸收情况进行了模拟。模拟结果表明：该输入腔与微波注入波导匹配很好,注入微波能被电子束和谐振腔全部吸收,在输入腔间隙后37 cm处得到了13%的基波电流调制深度。     

An analysis on the Frequency-dependent grounding impedance based on the ground current dissipation of counterpoises in the two-layered soils

Because of the increased usage of power conversion equipment and their susceptibility to lightning strikes, high frequency fault currents flowing through grounding systems are increased. As grounding systems change from individual groundings to common or integrated groundings, the improved performance of grounding systems against high frequency fault currents is urgently required. When regarding the common or integrated grounding systems, most of them are required to satisfy the ground resistance defined by standards or regulations. The grounding system performance against high frequency fault currents is defined by the grounding impedance. A number of studies have reported that grounding system performance is reduced due to the increase of the grounding impedance with increasing of the frequency of fault currents. In this paper, in order to investigate the characteristics of the frequency-dependent grounding impedances of counterpoises installed in the two-layered soils, the ground current dissipation rates in each 10 m section of the counterpoises were measured and analyzed as functions of the length of grounding electrodes and the current injection point. As a result, most of the ground currents above the frequency of 100 kHz are dissipated into the earth near the current injection point and the high frequency grounding impedance of long counterpoises is converged into that of short counterpoises. The high frequency grounding impedance measured at the low soil-resistivity end of the counterpoise buried in the two-layered soils is much lower than that measured at the high soil-resistivity end.     

基于半导体断路开关的8 MW,10 kHz脉冲发生器

 功率器件半导体断路开关具有高重复频率工作能力。采用高速绝缘栅双极晶体管组件作为初级充电回路的主开关,建立了一台工作频率为10 kHz的脉冲发生器。脉冲发生器采用磁饱和脉冲变压器、磁开关及高压脉冲电容器组等固态器件进行两级脉冲压缩,产生小于100 ns的电流脉冲,对半导体断路开关进行泵浦,半导体断路开关反向截断泵浦电流在负载上产生高压脉冲输出。实验装置在电阻负载上得到了脉冲输出功率约为8.6 MW,脉冲宽度约10 ns,重复频率10 kHz的高压脉冲输出。     

半浮栅晶体管Marx方波脉冲电源设计

为得到工业需要的大电流高重频方波脉冲,分析并改进了半导体全控型Marx发生器,在充电的同时实现了截尾功能。设计采用新型半浮栅结构晶体管 (SFGT)作为主开关,可产生kV高压、百A大电流、高重频的方波脉冲。优化了电路结构,解决直流充电源受脉冲电源放电电压冲击问题。研制得到电流100 A、频率4 kHz、脉宽4 s、负高压6 kV、上升沿下降沿均在80 ns内的方波脉冲发生器。研究了相应的SFGT磁芯隔离驱动电路,结合了SFGT栅极并联自主电容隔离驱动和IR2110的半桥驱动电路,并对半桥上的MOS管的栅极等效电路进行了理论分析,驱动电路具有抗干扰能力强且脉宽调节范围大的特点。     

连续调谐太赫兹回旋管非稳定振荡状态研究

太赫兹回旋管可实现高功率输出,并具有一定的频率调谐范围,是核磁共振波谱系统理想的高功率太赫兹辐射源。设计了263 GHz,TE_5,2基波连续调谐回旋管,通过磁场调节实现频率调谐范围为1.39 GHz,利用时域多模多频自洽非线性理论对设计的连续调谐回旋管非稳定振荡状态进行了研究。结果表明,在低次纵向谐波模式工作磁场范围内,当工作电流大于起振电流时,连续调谐回旋管先进入稳定状态,高次纵向谐波模式被抑制,工作模式TE_5,2的输出功率随时间不变;当电流增大,纵向谐波模式间的竞争引起回旋管由稳定状态进入到非稳定振荡状态,工作模式TE_5,2的输出功率随时间呈振荡变化且互作用效率大大降低;随着电流的进一步增大,回旋管又回到与低电流不同的稳定状态,互作用效率进一步降低。同时发现非稳定振荡状态的起始电流随着磁场增加而增大。本研究对需工作于稳定状态的面向DNP-NMR应用的连续调谐太赫兹回旋管的研制具有一定指导意义。     

小波分析在强流直线感应加速器信号处理中的应用

 应用小波变换具有良好的时频局部特性，通过对强流直线感应加速器(LIA)脉冲信号的去噪声、信号突变点检测以及时间间隔测量等处理，表明小波变换在LIA信号处理中有广泛的应用前景；利用小波包分析的每个节点都代表了对应频带的信号特征的特点，对“神龙一号”快脉冲波形数据进行小波包变换，以各频带信号能量为元素构造特征向量，实现了高维波形数据的特征值提取，达到了数据压缩和降维的目的，为进一步实现LIA故障智能诊断、预测维护提供了一种可行的途径。