润湿特性对超级电容器储能动力学的影响机理

润湿特性对超级电容器储能性能有着至关重要的影响。借助分子动力学模拟,本文研究了润湿特性对超级电容器储能动力学行为的影响。以石墨烯和晶体铜作为疏电解液和亲电解液电极材料。结果表明,在充电过程中,亲电解液铜电极呈现出非对称的U型微分电容曲线,负极电容是正极的～5.77倍,不同于经典双电层理论Gouy-Chapman-Stern(对称U型)和疏电解液型。该现象与离子自由能阻力分布密切相关,负极自由能阻力远小于正极(～2倍)和疏电解液电极,进而有利于强化双电层结构对电极电压的响应能力,导致更高微分电容。通过微分离子电荷密度,本文再现了微分电容演变规律,并发现改善润湿性会显著降低双电层厚度。最后,我们指出润湿性直接影响储能微观机理,将电荷储存机制从离子吸附和交换共同主导(疏电解液)转变到离子吸附主导(亲电解液)。本文所得结论揭示了润湿特性对储能动力学行为影响的原子层级机理,对超级电容器材料设计、构筑与润湿特性调控具有重要指导意义。     

基于室温离子液体的活化石墨烯粉末超级电容储能性能

室温离子液体(RTILs)具有电压窗口高等优点,被认为是实现超级电容高性能储能的绿色电解液。但是,离子液体的电导率低、粘度高,使得其储能性能不佳。本文探究了溶剂效应对离子液体超级电容储能性能的影响。以石墨烯粉末为活性材料,选取1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐为离子液体,通过添加乙腈溶剂配置了具有不同摩尔分数ρIL的电解液(从0.25到1.0)。结果表明,溶剂效应对超级电容性能的影响与电压扫描速率或电流密度密切相关。低扫描速率下,溶剂对储能基本没有影响,而高扫描速率下,添加溶剂可显著提升比电容(在ρIL=0.25时,增加~2倍)。这是由于溶剂削弱了离子-离子间交互作用,从而降低了电解液粘度(~29倍),内阻(~5.5倍)和介电弛豫时间(~6.3倍)。在ρIL=0.25时,超级电容最大能量和功率密度分别为65.2 Wh·kg~(-1)和18066.6 W·kg~(-1),显著优于近期文献报道结果。特别地,当工作温度提升到50°C时,其能量密度将达到85.5 Wh·kg~(-1),显著高于传统水系、有机电解液超级电容和铅酸电池,与镍金属氢化物和锂离子电池性能相当。     

Low-Frequency Relaxation Oscillations in Capacitive Discharge Processes

Low-frequency （2.72-3.70 Hz） relaxation oscillations at 100 mTorr at higher absorbed power were observed from time-varying optical emission of the main discharge chamber and the periphery. We interpret the low frequency oscillations using an electromagnetic model of the slot impedance with parallel connection variational peripheral capacitance, coupled to a circuit analysis of the system including the matching network. The model results are in general agreement with the experimental observations, and indicate a variety of behaviours dependent on the matching conditions.     

电阻和电容型湿度传感器的物理性能及其应用

1 引言 在电子科学技术日益发达的今天,人类对自身的生活环境及工作环境要求越来越高.湿度的监测与控制在国民经济各个部门,如国防、科研、煤炭开采和井下监测以及人民生活等诸多领域有着非常广泛的应用.     

半导体桥等离子体温度的原子发射光谱法测量

半导体桥生成的等离子体由于温度高、尺度小、持续时间短等特点,对其温度的瞬态测量是个难题.本文采用高速数字存贮示波器应用原子发射光谱双谱线法对半导体桥等离子体温度进行了实时瞬态测量,并对在22μF电容下不同充电电压对半导体桥等离子体温度的影响进行了系统的研究,得到了22μF电容下等离子体最高温度与充电电压的关系式Tmax=700.6 115.2U.     

Fe掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能与弛豫特性研究

采用固相反应法制备了CaCu3Ti4-xFexO12(0≤x≤0.2)陶瓷,通过x射线衍射、扫描电子显微镜、介电频谱和阻抗谱等手段研究了Fe对CaCu3Ti4O12陶瓷的结构和介电性能的影响.研究发现:CaCu3Ti4-xFexO12陶瓷在x取值范围内形成了连续固溶体.随着Fe含量x的增加,晶粒半导性逐渐消失,介电常数减小.当x≤0.04时,在106-108和103-104 Hz频率范围存在介电弛豫行为I和介电弛豫行为Ⅱ,高频介电弛豫行为I与陶瓷内的晶界阻挡层有关,而低频介电弛豫行为Ⅱ与陶瓷表面层发生的界面极化有关.在CaCu3Ti3.99Fe0.01O12陶瓷的高温频谱中,观察到了第三个介电弛豫行为Ⅲ,它与局域电荷的跃迁有关,利用阿列纽斯关系式得到此过程的热激活能0.78 eV.     

采集强干扰下微弱信号的APD电路系统研究

基于雪崩光电二极管反向偏压及其电容特性,利用时间同步原理,构建了一个用于回避强烈反射光信号,探测微弱回波信号的雪崩光电二极管探测系统.对雪崩光电二极管电容效应作出了分析,得出交流高压供电会使雪崩光电二极管产生干扰尖峰脉冲的结论.为了消除这个电容效应产生的尖峰干扰,提出了施加直流反向低压的方案,以达到减少雪崩光电二极管电容变化量的目的.通过实验数据验证了方法可行性.     

对电感电容损耗电阻的研究

电感电路和电容电路在电子技术的滤波电路中有着重要作用,损耗电阻的大小是设计滤波电路参数的重要依据．人们通常在讨论电感和电容特性时,都把电感和电容当作纯电抗性元件,认为在低频段它们不存在损耗电阻,只有在10。Hz以上的高频范围内才有损耗电阻存在,事实是这样吗？事实并非如此,本文试图通过实验测试分析电感电容在10^3～10^4Hz的频率范围内它们的损耗电阻不能忽略,而且电感的损耗电阻随着频率的升高而增大,电容的损耗电阻随着频率的升高而降低．     

用于SCA ASIC测试的数字读出模块设计

高速开关电容阵列(SCA)具有高速采样、低功耗的特点,基于SCA的高速波形数字化是目前高精度时间测量的一个重要研究方向。为此,我们开展SCA芯片的研究,目前已设计完成原型ASIC设计,并正在进行后续版本的改进设计。为便于未来多版本ASIC的测试和评估,需设计具有一定通用性的数字读出模块,本论文工作主要介绍此模块的设计工作以及相应的数据读出软件。数字读出模块基于FPGA实现对待测ASIC的控制、配置及数据读出,采用DDR3片外存储芯片,使用USB3.0等接口进行数据传输;上位机软件基于Python3.7设计,实现了数据采集与波形绘制等功能。目前已使用设计完成的数字读出模块对第2版SCA ASIC进行了初步的测试,测试结果表明,此读出模块工作正常,且SCA芯片输出结果符合预期。     

AlGaN/GaN高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型

AlGaN/GaN HEMT外部边缘电容Cofd是由栅极垂直侧壁与二维电子气水平壁之间的电场构成的等效电容.本文基于保角映射法对Cofd进行物理建模,考虑沟道长度调制效应,研究外部偏置、阈值电压漂移和温度变化对Cofd的影响:随着漏源偏压从零开始增加,Cofd先保持不变再开始衰减,其衰减速率随栅源偏压的增加而减缓;AlGaN势垒层中施主杂质浓度的减小和Al组分的减小都可引起阈值电压的正向漂移,正向阈值漂移会加强沟道长度调制效应对Cofd的影响,导致Cofd呈线性衰减.在大漏极偏压工作情况下,Cofd对器件工作温度的变化更加敏感.