一维任意电荷浓度分布引起的电势"

以氧化层电荷非均匀分布的MOS结构为例,介绍求解一维任意电荷浓度分布电势的3种方法——电势叠加法、积分区间变换法和掺杂矩法,并讨论它们的等价性.重点介绍了掺杂矩法在非均匀掺杂n~+p结C-V测试、非均匀掺杂MOSFET阈值电压计算中的应用,并讨论了变容管、MOSFET倒掺杂等原理.     

双辉光放电静电场数值模拟及场分布边角效应分析

根据双辉光放电3个电极极板上的电势,利用边界元积分方程建立以面电荷密度为未知量的离散方程,通过求解线性方程组计算3个电极极板上面电荷的不均匀分布.由极板上的不均匀面电荷分布计算在真空状态下空间任意一点的电势和电场的空间分布,利用数值解对真空状态下双辉光离子渗金属实验装置场分布边角效应进行了分析.     

任意三角形均匀带电线框的空间电势和空间电场计算

从均匀带电直线的电势出发,采取分段计算然后叠加的方法,首先导出均匀带电任意三角形线框的空间电势表达式,然后,利用电场强度与电势梯度的关系,进而导出了均匀带电任意三角形线框的空间电场表达式,并讨论了均匀带电正三角形线框和中心轴线上的特殊情况.     

双极坐标系下的柱面镜像法(电轴法)

在研究电力、电信传输问题时,两根平行圆导线或两个圆柱形导体之间的电场、电势可以采用柱面镜像法计算,这种方法归结为一对电轴的电场、电势问题。本文引进双极坐标,在描述电场、电势的分布,以及计算不同情况下的电容问题时,显得更加简单、方便,由此看出选择适当的坐标系所带来的优点。     

轴对称静电场的束流光学模拟与设计

为了对高压倍加器和静电加速器等低能加速器中一些具有特殊结构的轴对称静电元件进行模拟和设计,采用传输矩阵法编写了直流束的束流光学计算程序,并利用该程序对高频离子源预聚焦系统和移动式加速器中子源的束流光学系统进行了模拟和设计。程序将整个轴对称静电场区域看作厚透镜,并均分成若干个小区间,先利用其他电磁场软件计算区域内的轴上电势分布,然后根据该电势分布计算每个小区间内的束流传输情况得到束流的包络曲线。该程序可以用于计算非线性效应可忽略的复杂轴对称静电场中强流和弱流束的传输,且所需计算时间很短。     

钙钛矿太阳能电池研究进展:空间电势与光电转换机制

钙钛矿太阳能电池具有高光电转换效率和低成本制备的特点,是极具希望实现大规模应用的下一代光伏技术.然而,对该类器件的光电转换过程的认知仍然不够清晰,相关研究难以直接观测器件内部的空间电势及其对光生电荷载流子的影响.开尔文探针力显微镜技术能够直接探测出器件空间电势的分布,进而直接反映器件工作的状态,成为理解钙钛矿太阳能电池的光电转换机理的有效途径.本文主要介绍了钙钛矿太阳能电池内部空间电势分布与光电转换机制的研究进展,集中讨论了通过开尔文探针力显微镜技术直接探测空间电势的光致变化和电致变化来揭示电荷载流子产生、分离、输运、复合等光电转换关键机制,并对其在未来研究中存在的问题和挑战做了进一步的展望.     

差分发射探针在微波等离子体中的应用

本文引入的差分发射探针技术，主要用于测量等主子体电势。其中主要采用了直流加热探针和反馈环控制偏压电路，使等离子体电势的直接、连续和自动指示成为可能。与比较成熟的单探针测量技术相比，本文给出的方法测量结果正确，操作简单，能自动跟踪批示。     

柱形分布的电荷产生的电势

将无限长线电荷看成二维平面上的一个“源”,利用电势叠加原理计算了无限长柱形均匀分布的电荷产生的电势.这些柱体的截面电荷分布包括可解析表示和不可求解表示两种,后者可以通过数值计算给出结果.因此这种方法实际上可以计算任意截面柱形电荷分布的电势.通过计算,展示了各种电荷分布所产生电场的特性和共同特征.     

基于MATLAB的点电荷系电场分布的用户图形界面设计

电场强度与电势是描述静电场性质的重要物理量,利用电场线与等势面可以形象地描述静电场的分布,对其进行数值计算和模拟显示,可以使教学内容更加直观,提高教学效率.本文利用MATLAB编程和MATLAB的GUIDE开发了点电荷系所形成的电场场强分布及电势分布的用户图形界面(GUI),实现了二维平面内任意点电荷系电场的电场线和等势面分布的可视化,并可以方便地调整电荷数目、电量及位置并实时显示,在教学中能起到很好的演示作用.     

基于光栅应变传感器的纳米测量机探针设计

为了提高纳米坐标测量机探针的测量精度,且能满足对复杂曲面或微结构进行精确测量的要求,提出了一种新颖的基于微探针系统的光纤布拉格光栅(FBG)探针。该探针具有较高灵敏度和可重复性。提出该新型FBG探针,即探针里有一个熔融的球形顶端,FBG作为应变传感器内置在测杆上。介绍了光纤探针的基本原理,并利用有限元软件ANSYS 11对探针的应变分布在轴向和横向载荷两种典型配置分别进行了仿真分析,结果表明仿真分析和理论计算相吻合。通过实验对光纤探针的灵敏度和分辨率分别进行测试。实验结果表明,在轴向载荷条件下,用位移分辨率为1.5 nm的压电换能器对探针进行性能测试,得到光纤探针的测量分辨率为60 nm。即光纤探针具有较高的灵敏度和分辨率,其性能满足实际测量需要。     

矢量磁位法求解轴对称超导悬浮系统的电流分布

矢量磁位是电磁涡流场常用的分析方法.本文利用矢量电位法建立了NdFeB永磁铁和超导体相互作用的电磁场数学方程.对在求解过程中采用Kim模型,通过伽辽金有限元离散,形成线性方程组,解出超导体电流密度分布.这些分析结果为改进超导悬浮系统提供了理论依据.     

多量子阱平面光波导的有限元分析

本文利用有限元法分析了多量子阱平面光波导的传播特性,给出了任意阱数多量子阱光波导_TE模和TM模的有效折射率和TE模的强度分布.结果表明:γ(势阱与势垒的厚度比)值的改变,影响波导中导模的模式数目、有效折射率、双折射和强度分布;并发现在某些情况下,均方根近似是不适用的.     

New technology for the design of advanced ultrasonic transducers for high-power applications

A new high-frequency ultrasonic transducer for wire bonding has been conceived, designed, prototyped and tested. In the design phase an advanced approach was used and established. The method is based on the two basic principles of modularity and iteration. The transducer is decomposed to its elementary components. For each component an initial design is obtained with finite elements method (FEM) simulations. The simulated ultrasonic modules are then built and characterized experimentally through laser-interferometry measurements and electrical resonance spectra. The comparison of simulation results with experimental data allows the parameters of FEM models to be iteratively adjusted and optimized. The achieved FEM simulations exhibit a remarkably high-predictive potential and allow full control on the vibration behavior of the ultrasonic modules and of the whole transducer. The new transducer is fixed on the wire bonder with a flange whose special geometry was calculated by means of FEM simulations. This flange allows the converter to be attached on the wire bonder not only in longitudinal nodes but also in radial nodes of the ultrasonic field excited in the horn. This leads to a nearly complete decoupling of the transducer to the wire bonder, which has not been previously obtained. The new approach to mount ultrasonic transducers on a welding-device is of major importance not only for wire bonding but also for all high-power ultrasound applications and has been patented.     

COMBINATION OF FINITE AND BOUNDARY ELEMENT METHODS IN INVESTIGATION AND PREDICTION OF LOAD-CONTROLLED NOISE OF POWER TRANSFORMERS

A recently developed calculation scheme for the computer modelling of the load-controlled noise of oil-insulated three-phase power transformers is presented. This modelling scheme allows the precise and efficient computation of the coupled electromagnetic, mechanical and acoustic fields. The equations are solved using the finite element method (FEM) as well as the boundary element method (BEM), resulting in a separation of the calculation of the winding and tank surface vibrations (using FEM) and the computation of the acoustic free-field radiation (using BEM). The complex dynamic behaviour of the loaded transformer can then be studied and, furthermore, an appropriate computer-aided design including an investigation and optimization of design parameters can be established.The validity of the computer simulations has been verified by means of appropriate measurements. Simulated and measured values for winding and tank surface vibrations as well as sound power levels of the loaded transformer are found to be in good agreement. The applicability of the calculation scheme with respect to the computer-aided design of power transformers is demonstrated by reporting two practical applications: the influence of the stiffness of winding supports and the influence of the tap changer positions.     

应用有限元和边界元法计算方坯软接触结晶器的电磁场

给出了用有限元和边界元相结合的方法计算方坯软接触结晶器内钢液电磁场分布的全过程,并对4面体单元基础上的Whitney边元素,H-Φ方程及边界积分方程的离散方法作了重点解释.采用有限元和边界元相结合的方法来计算电磁场的分布可以大大减少计算工作量和计算时间.自行开发了三维电磁场计算程序,将数值模拟结果与物理实际进行了比较.     

用有限元法分析多波导耦合系统本征模的模式特性

本文应用有限元法(FEM),计算和分析了多波导耦合系统的本征模(超模)的模式特性及其变化规律,得到了强度均匀分布的基超模,克服了微扰理论计算这类问题的局限性.     

二维非均匀介质中大地电磁响应的计算

在二维埋均匀介质中,将大地电磁问题可看作电磁波在有耗开放波导中的传播问题,借用研究波导问题的数值模式匹配法予以解决,在计算Ex型问题时,使用Hermite基函数和非均匀无素;在计算Hx型问题时,使用变型Hermite基函数,并与有限元法进行了比较。     

方位电阻率成像仪（ARI）的三维有限元模拟

为了研究方位电阻率成像仪的定量解释方法，开发了一套能模拟方位电阻率成像仪在三维非均匀地层模拟中响应的三维有限元程序，在简化的地层模型中，将该程序与解析方法和二维有限差分方法进行了对比，结果表明此程序的误差不超过3％，在此程序得到验证后，用该程序考查了方位电阻率成在一些典型三维非均匀地层模型中的响应，结果表明此程序能为方位电阻率成像仪的定量解释提供支持。     

求解辐射传递的非结构混合有限体积／有限元法

本文给了一种适用于任意非结构网格的有限体积/有限元法的混合算法用于求解多维半透明吸收、发射、散射性灰矩形介质内的辐射传递.该方法使用有限元法进行角度离散,有限体积法进行空间离散.与基于辐射传递离散坐标方程的方法不同的是,该方法在迭代求解的过程中,针对每一个空间体元,所有角度方向的辐射强度同时耦合求出.通过两个算例验证了该解法的正确性.     

DESIGN OF A NEW TYPE OF ELECTRO-OPTIC POLYMER WAVEGUIDE MODULATOR WITH ULTRAHIGH BANDWIDTH

In this article, rectangle, trapezoidal and T type microstrip lines embedded into up cladding of the waveguide are designed. By the analysis of the finite element method (FEM), this embedded microstrip line has perfect velocity matching between the electric signal and lightwave carrier and at the same time, conductor loss of the trapezoidal and T type microstrip lines also reduce. Thus the modulator’s bandwidth increases greatly. Calculations show that, comparing with one of non-embedded rectangle microstrip line which is the most familiar configuration of polymer modulator, the optical 3-dB bandwidths of embedded trapezoidal and T type microstrip increase 264% and 339% respectively under the condition of impedance matching.