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。     

小型超导电源系统退磁保护回路建模与仿真

计算了采用二极管等效电压源模型和等效电阻模型的退磁回路电流响应和二极管功耗,分析了两个模型的特点和差异,在此基础上,为了进一步提高精度,充分考虑了二极管的非线性特性,以实际二极管伏安特性进行曲线拟合建立函数关系式得到二极管非线性模型,代入回路方程并求解。综合对比各模型的仿真结果后,得出采用二极管非线性模型和等效电压源模型能更好地模拟退磁保护响应。     

无箔二极管电磁PIC模拟空间电荷限制发射模型比较

 为了在无箔二极管电磁PIC模拟中采用与电磁场自洽的空间电荷限制发射模型，对查尔特定律模型、高斯定律模型和一维二极管模型进行了理论分析和实例模拟比较。模拟结果表明，三种模型都能与电磁场自洽并反映外加磁场对发射电流的影响，但高斯定律模型受网格剖分粗细程度的影响较大且容易产生振荡，一维二极管模型在网格参数合理的情况下结果与查尔特定律模型基本接近，但需要求解超越方程，花费时间多。通过对模拟结果进行分析和比较，认为外加磁场对电子发射模型本身的影响很小，在电磁PIC数值模拟中可以不考虑，因此，查尔特定律模型更适合用于无箔二极管的电磁PIC模拟。     

线性调频半导体激光器自混频干涉理论模型

使用半导体激光器在弱反馈条件下的动力学理论,建立了线性调频半导体激光器的自混频干涉理论模型.基于该模型,分析了激光器振荡频率偏移与输出功率变化特性.通过测量激光器输出功率谱,可以得到激光器前端面与被测目标之间的距离.     

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。     

Simplified model for calculation of power and spectral characteristics of laser diode with fiber Bragg grating

A simplified model consisting of a laser diode, air gap, and optical fiber is used to calculate power and spectral characteristics and the band width of the radiation of laser with fiber Bragg grating. The results of the simplified model are in reasonable agreement with the experimental data on power and spectral characteristics. The radiation band width of the laser diode with fiber Bragg grating can be less than the band width for a single laser diode by four orders of magnitude.     

真空二极管辐射微波的机理分析

在研究真空开关的过程中,发现真空二极管能辐射出宽带微波.这种器件只由带触发装置的阴极和平板阳极组成,不存在金属波纹慢波结构,所以真空二极管的辐射机理与等离子体填充微波器件不同,不能直接套用等离子体填充微波器件的相关理论.本文描述了真空二极管产生辐射的物理过程,建立了真空二极管辐射的数学模型,通过求解波动方程得到产生辐射的色散关系,并绘制出了色散曲线.将理论分析得到的色散曲线与已经测得的微波辐射进行比较,两者能很好地符合.理论分析和实验结果表明,电子束和磁化等离子体的相互作用是真空二极管产生微波辐射的原因.     

“强光一号”等离子体断路开关及负载的数值计算

 等离子体断路开关（POS）是“强光一号”加速器产生短脉冲γ射线的关键器件之一。应用POS融蚀模型分析了“强光一号”加速器POS与二极管系统的基本工作过程，通过该模型计算获得了POS与二极管系统的总电流以及电子束电流，计算结果与实验结果吻合较好。计算结果表明，“强光一号”POS在工作时并未达到完全磁绝缘状态，其阻抗最终为21.5 Ω，约有60％总电流在二极管负载导通时流过POS，且融蚀模型对POS阻抗增长预测偏高，但由于电流变化较大，二极管负载电压仍能达到4.5 MV左右。     

1.2MV“天蝎”X光机杆箍缩二极管性能模拟

为了深入研究杆箍缩二极管的物理性能,采用蒙特卡罗方法对中国工程物理研究院流体物理研究所1.2 MV"天蝎"X光机的杆箍缩二极管进行模拟研究,包括PIC模拟和光电子输运模拟。着重分析了杆箍缩二极管结构参数与阻抗及出光剂量等的关系,发现阻抗和出光剂量与阴阳极半径比正相关,而出光剂量和杆探出长度正相关。提出一种阻止阴极盘后表面发射电子的设想,有望显著提高X射线辐射剂量。     

1 MV阳极杆箍缩二极管数值模型实验研究

阳极杆箍缩二极管（RPD）具有小焦斑、高亮度的特点,是闪光X光机领域的研究热点。基于Marx发生器和脉冲形成线技术路线产生1 MV高电压脉冲驱动RPD,开展了不同结构参数二极管实验研究。基于RPD物理过程的数值模型,分析了结构参数对箍缩物理过程的影响。研究表明在1 MV电压下,RPD阴极等离子体平均扩散速度、阳极等离子体平均扩散速度分别为2,0.6 cm/μs时,该模型可以较好地描述实验结果。在阳极杆直径一定的情况下,二极管数值模型表明减小阴极孔径可以使二极管更快进入强箍缩状态,但过小的阴极孔径会导致二极管间隙过早闭合。     

用单晶硅在Nd：YAG激光器中实现被动锁模

在Ｎｄ：ＹＡＧ激光器中，用单晶硅实现了被动锁模，得到了脉冲定义为２８ｐｓ左右，能量为约３μＪ的锁模脉冲，并对锁模机理作了初步解释。     

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.     

低阻抗强流箍缩电子束二极管的3阶段电子束流模型

 在顺位流模型与“4阶段”粒子流动模型的基础上，提出了一种用于分析100ns／MA级电子束流的低阻抗强箍缩二极管物理过程的理论模式。在这种理论分析模式中，将电子和离子的流动情况随时间的演变过程分成非箍缩电子流、弱箍缩电子流、强箍缩电子流3个不同的阶段，分别结合聚焦流和顺位流模型对各个阶段特性进行估算。利用KARAT PIC数值模拟软件并结合“强光一号”加速器的工作状态，对该类型二极管中电子束的流动过程作了数值模拟，并在“强光一号”加速器上开展了实验研究。数值模拟和实验结果的对比表明，所提出的新的理论分析模式是合理可行的 。     

Dynamic thermal modeling and parameter identification for a monolithic laser diode module

We improved the thermal equivalent-circuit model of the laser diode module(LDM) to evaluate its thermal dynamic properties and calculate the junction temperature of the laser diode with a high accuracy.The thermal parameters and the transient junction temperature of the LDM are modeled and obtained according to the temperature of the thermistor integrated in the module.Our improved thermal model is verified indirectly by monitoring the emission wavelength of the laser diode against gas absorption lines,and several thermal parameters are obtained with the temperature uncertainty of 0.01 K in the thermal dynamic process.     

Dynamic thermal modeling and parameter identification for monolithic laser diode module

We improve the thermal equivalent-circuit model of the laser diode module (LDM) to evaluate its thermal dynamic property and calculate the junction temperature of the laser diode with a high accuracy. The thermal parameters and the transient junction temperature of LDM are modeled and obtained according to the temperature of the thermistor integrated in the module. Our improved thermal model is verified indirectly by monitoring the emission wavelength of the laser diode against gas absorption lines, and several thermal parameters are obtained with the temperature uncertainty of 0.01 K in the thermal dynamic process.     

同轴型强流电子束二极管的一种解析近似

 从描述电子束运动的基本方程出发,引入一定条件下的近似,获得了一种实用的同轴二极管电流、电压与几何参数关系的近似解析解。给出了同轴二极管阻抗、间隙电压分布与二极管外加电压以及结构参数之间的关系式,并与1维模型精确数值解进行比较分析。采用了PIC数值模拟方法对该理论分析结果在常用参数范围内的准确性进行了验证,获得了一致的结果。与相对论条件下的实验结果数据相比,在二极管电压为300～700 kV时实验结果与该理论估算值非常接近。     

强流电子束无箔二极管结构设计与特性研究

 主要叙述高功率二极管的理论模型和结构设计，采用基于引导磁场和相对论近似情况下的空间电荷限制流模型，对磁浸没无箔二极管产生的空心相对论电子束进行了动态数值模拟，研究了二极管几何结构及引导磁场对二极管束流特性的影响。     

多级PIN限幅器高功率微波效应研究

基于PIN二极管电热自洽耦合模型,构建了两级PIN限幅器高功率微波(HPM)效应电路模型。根据模拟模型设计加工了两级限幅器实验样品,限幅器输入、输出特性注入实验数据与模拟计算结果基本一致,验证了多级限幅器模型的有效性,表明该多级PIN限幅器模型能够应用于HPM效应模拟。针对不同HPM波形参数进行了HPM效应模拟,计算结果表明:随着注入功率的增大,脉宽增宽,前级厚I层PIN二极管结温升比后级薄I层PIN二极管结温升要高,因此厚I层PIN二极管更易受到损伤;而频率和前沿参数对结温升影响较小。     

Theoretical and experimental investigations of quasi-continuous wave diode array side-pumped Yb＇YAG slab laser

An analytical model of quasi-continuous wave (quasi-CW) diode array side-pumped slab laser for Yb:YAG oscillator in long-pulse free-running has been developed based on the CW model. In this model we first introduce a new parameter, pump pulse width, and make the model available for use in the quasi-CW model. We also give an analytical equation of laser delay time to calculate the laser pulse width. A detailed model is also presented for a new structure laser design, taking account of the geometry of Yb:YAG slab. A quasi-CW diode array side-pumped Yb:YAG slab laser is investigated theoretically and experimentally. Experiments yield a quasi-CW output energy up to 20.36 mJ with the laser pulse width of 654.55 μs at 1049 nm when the diode arrays operate at 25 Hz and 1 ms pulse width. The crystal dimensions are 3 mm×8 mm×1 mm and the doping density is 10 at.%. The experimental results are in good agreement with the predictions of the theoretical model.