基于Ritz-Galerkin方法的太赫兹二极管检波器非线性分析

肖特基二极管检波器是太赫兹ASK/OOK通信系统的关键器件之一, 为了更好地分析肖特基二极管检波器的非线性特性, 从检波器的电路模型出发, 基于Ritz-Galerkin方法, 建立了检波器非线性特性的理论分析模型。并利用模型对检波器输出信号强度和灵敏度作了理论预测, 表明该理论模型能够精确预测检波器的非线性特性。最后利用该理论模型研究了输入信号强度、负载阻抗和外界温度对0.34 THz肖特基二极管检波器非线性特性的影响。结果表明随着功率的增加, 检波器由平方率区渐变至线性区只在特定条件下才成立, 在实际条件下很容易出现高阶效应。     

不同封装方式对肖特基二极管高频性能的影响

肖特基二极管是太赫兹接收机的关键器件,通过在高频下对不同封装形式的肖特基二极管进行建模仿真,研究不同封装方式对肖特基二极管性能的影响。首先通过建立肖特基二极管的仿真模型,在高频结构仿真软件HFSS中对肖特基二极管在0~120GHz频段进行仿真,得到该肖特基二极管的S参数,并对S参数仿真结果和实测结果进行对比,证明了该二极管模型的准确性。然后分别建立肖特基二极管的普通封装模型和肖特基二极管的倒装芯片(flip-chip)封装模型,并对这两种封装模型进行仿真,得到其在两种不同封装结构下的S参数,进而对两种不同封装方式的S参数的-3dB带宽以及相位一致性进行对比分析。最终,对应用于太赫兹波段的肖特基二极管由于封装不同而带来的带宽以及相位的区别及其成因进行分析,论证了flipchip封装更适合应用于太赫兹波段的肖特基二极管,与普通封装相比,该封装在高频下对肖特基二极管的电性能有比较大的改进。     

不同封装方式对肖特基二极管高频性能的影响

肖特基二极管是太赫兹接收机的关键器件,通过在高频下对不同封装形式的肖特基二极管进行建模仿真,研究不同封装方式对肖特基二极管性能的影响。首先通过建立肖特基二极管的仿真模型,在高频结构仿真软件HFSS中对肖特基二极管在0~120 GHz频段进行仿真,得到该肖特基二极管的S参数,并对S参数仿真结果和实测结果进行对比,证明了该二极管模型的准确性。然后分别建立肖特基二极管的普通封装模型和肖特基二极管的倒装芯片(flip-chip)封装模型,并对这两种封装模型进行仿真,得到其在两种不同封装结构下的S参数,进而对两种不同封装方式的S参数的-3 dB带宽以及相位一致性进行对比分析。最终,对应用于太赫兹波段的肖特基二极管由于封装不同而带来的带宽以及相位的区别及其成因进行分析,论证了flip-chip封装更适合应用于太赫兹波段的肖特基二极管,与普通封装相比,该封装在高频下对肖特基二极管的电性能有比较大的改进。     

基于I-V-T和C-V-T的GaN上Ni/Au肖特基接触特性研究

基于对制作在n-GaN上的肖特基二极管的变温I-V测试和C-V测试，采用表面势垒减薄模型对肖特基二极管的电流输运特性进行了研究.试验结果表明，肖特基接触的电流输运机理非常复杂，在不同的温度条件和偏压条件下有着不同的电流输运机理.在此基础上对肖特基接触I-V特性方程进行了修正，得到了很好的拟合曲线.试验表明，高温I-V法提取的势垒高度与常温C-V法提取的势垒高度接近于根据金属功函数得出的理论势垒高度值. 关键词： 氮化镓 肖特基二极管 表面势垒减薄模型 热电子场发射     

基于I-V-T和C-V-T的GaN上Ni/Au肖特基接触特性研究

基于对制作在n-GaN上的肖特基二极管的变温,I-V测试和C-V测试,采用表面势垒减薄模型对肖特基二极管的电流输运特性进行了研究.试验结果表明,肖特基接触的电流输运机理非常复杂,在不同的温度条件和偏压条件下有着不同的电流输运机理.在此基础上对肖特基接触,I-V特性方程进行了修正,得到了很好的拟合曲线.试验表明,高温I-V法提取的势垒高度与常温C-V法提取的势垒高度接近于根据金属功函数得出的理论势垒高度值.     

镍的锗化物与锗肖特基接触的工艺与特性

本文利用在n型Ge衬底上溅射金属Ni，然后在不同温度下氮气中退火的方法制备了Ni的锗化物肖特基二极管。X射线衍射（XRD）分析表明在Ge衬底上形成了一层Ni的锗化物。研究了退火温度对Ni的锗化物肖特基二极管电学特性的影响。实验结果表明具有典型I-V整流特性的肖特基二极管被获得，在300oC中退火的肖特基二极管的开关比最高。通过C-V方法提取了肖特基二极管的肖特基势垒高度。     

用于Ka波段行波管的反射式预失真线性化器

采用幂级数法分析得到了线性化器与行波管放大器相反的非线性特性,并建立了预失真放大器的幂级数模型。根据反并联二极管对电路能够产生奇次谐波的特点,利用反并联肖特基二极管对、正交混合电桥、二极管电路的匹配网络等结构,通过对各结构的分析优化,设计了用于Ka波段行波管的预失真线性化器。实验结果表明：该线性化器在29~31 GHz频段范围内能为行波管放大器的载波交调比带来最大19 dB的改善。     

用于Ka波段行波管的反射式预失真线性化器

采用幂级数法分析得到了线性化器与行波管放大器相反的非线性特性,并建立了预失真放大器的幂级数模型。根据反并联二极管对电路能够产生奇次谐波的特点,利用反并联肖特基二极管对、正交混合电桥、二极管电路的匹配网络等结构,通过对各结构的分析优化,设计了用于Ka波段行波管的预失真线性化器。实验结果表明:该线性化器在29~31 GHz频段范围内能为行波管放大器的载波交调比带来最大19 dB的改善。     

静电放电对功率肖特基二极管I-V及低频噪声特性的影响

本文基于人体放电模型分别对肖特基势垒二极管的阴极和阳极进行同一电压脉冲下的多次放电, 利用热电子发射理论、1/f噪声的迁移率涨落模型和白噪声理论, 分别深入研究静电放电损伤对器件I-V和低频噪声的影响. 结果表明, 静电放电作用于肖特基二极管阴极时损伤更严重, 噪声参量变化率更大. 随着放电次数的增加, 正向特性无变化, 反向电流总体增大, 偶有减小; 而正向和反向 1/f噪声均增大. 鉴于噪声与应力条件下器件内部产生的缺陷与损伤有关, 且更敏感, 故可将低频噪声特性用作肖特基二极管的静电放电损伤灵敏表征工具.     

不同位置二极管串并联方式对射频电路的影响

分析了单支肖特基二极管以及串并联模拟预失真电路的幅度和相位的非线性特性,仿真结果表明可以将二极管作为模拟预失真电路可调节的核心器件。利用传输矩阵分析得出改变肖特基二极管在预失真电路的不同位置,及不同的串并联连接方式,可以使幅度相位补偿曲线得到改善。由仿真结果可以看出,在不同位置以串联或并联的形式在电路中连接二极管,可有效改变曲线的位置和斜率,从而得到理想的目标曲线形状。     

0.34 THz无线通信收发前端

描述了一种基于肖特基二极管技术的0.34 THz无线通信收发前端。该前端采用超外差结构,由0.34 THz谐波混频器、0.17 THz本振8倍频链和偏置电路组成。0.34 THz谐波混频器基于反向并联肖特基二极管,可以实现信号的上变频发射和下变频低噪声检测。0.17 THz本振8倍频链由三级二倍频及驱动放大链路组成,可将20~22.5 GHz信号倍频至0.16~0.18 THz,为混频器提供5~10 dBm左右的本振信号。实验测试结果表明：该前端用于信号发射时,在0.34 THz频点的饱和输出功率为-14.58 dBm;用于信号检测时,最低单边带(SSB)变频损耗为10.0 dB,3 dB中频带宽约30 GHz。限于测试条件,未能测试前端接收噪声温度,仿真得到的双边带噪声温度数值低于1000 K。在该前端基础上,完成了首次基于16QAM 数字调制体制的0.34 THz无线通信实验,传输速率达3 Gb/s。     

0.34 THz无线通信收发前端

描述了一种基于肖特基二极管技术的0.34 THz无线通信收发前端。该前端采用超外差结构,由0.34 THz谐波混频器、0.17 THz本振8倍频链和偏置电路组成。0.34 THz谐波混频器基于反向并联肖特基二极管,可以实现信号的上变频发射和下变频低噪声检测。0.17 THz本振8倍频链由三级二倍频及驱动放大链路组成,可将20~22.5 GHz信号倍频至0.16~0.18 THz,为混频器提供5~10 dBm左右的本振信号。实验测试结果表明:该前端用于信号发射时,在0.34 THz频点的饱和输出功率为-14.58 dBm;用于信号检测时,最低单边带(SSB)变频损耗为10.0 dB,3 dB中频带宽约30 GHz。限于测试条件,未能测试前端接收噪声温度,仿真得到的双边带噪声温度数值低于1000 K。在该前端基础上,完成了首次基于16QAM 数字调制体制的0.34 THz无线通信实验,传输速率达3 Gb/s。     

Diamond Schottky Contact Transit-time Diode for Terahertz Power Generation

A diamond mixed tunneling and avalanche transit-time diode is designed in this letter. Schottky contact is used in this kind of diode to reduce the contact resistance. Electrical characteristics of n-type diamond Schottky contact have been accurately investigated. Total output power of such transit-time diode is evaluated using an accurate large-signal model. The results indicate that the new type transit-time diode can operate with the frequency up to several terahertzes. The output power density is more than 1.185 MW/cm² from 1.07 to 2.12THz. About 17% improvement in efficiency is found at 2.12THz.     

On‐chip THz spectrometer for bunch compression fingerprinting at fourth‐generation light sources

The layout of an integrated millimetre‐scale on‐chip THz spectrometer is presented and its peformance demonstrated. The device is based on eight Schottky‐diode detectors which are combined with narrowband THz antennas, thereby enabling the simultaneous detection of eight frequencies in the THz range on one chip. The size of the active detector area matches the focal spot size of superradiant THz radiation utilized in bunch compression monitors of modern linear electron accelerators. The 3 dB bandwidth of the on‐chip Schottky‐diode detectors is less than 10% of the center frequency and allows pulse‐resolved detection at up to 5 GHz repetition rates. The performance of a first prototype device is demonstrated at a repetition rate of 100 kHz at the quasi‐cw SRF linear accelerator ELBE operated with electron bunch charges between a few pC and 100 pC.     

GaN基肖特基势垒二极管结构优化研究进展

作为宽禁带半导体器件,GaN基肖特基势垒二极管(SBD)有耐高压、耐高温、导通电阻小等优良特性,这使得它在电力电子等领域有广泛应用。本文首先综述了SBD发展要解决的问题;然后,介绍了GaN SBD结构、工作原理及结构优化研究进展;接下来,总结了AlGaN/GaN SBD结构、工作原理及结构优化研究进展,并着重从AlGaN/GaN SBD的外延片结构、肖特基电极结构以及边缘终端结构等角度,阐述了这些结构的优化对AlGaN/GaN SBD性能的影响;最后,对器件进一步的发展方向进行了展望。     

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。     

0.38 THz混频器关键器件设计和仿真优化

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0.38 THz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0.38 THz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。