微热板阵列的热干扰

针对微热板阵列建立了热路模型,并对热干扰进行分析.结果表明,由于微热板悬窄结构的热阻比硅芯片的热阻高3个数量级.因此微热板阵列芯片的热干扰温度取决于封装对环境的热阻,而芯片上器件的间距对热干扰温度的影响可以忽略.研制了3种布局、T05和DIPl6两种封装形式的微热板阵列,并对阵列中的热干扰问题进行了实验测试.测试数据验证了热路模型的结论.因此,减小微热板阵列或集成芯片的热干扰的关键在于,尽可能增大微热板悬空结构的热阻以及选用热阻小的封装形式.     

集成微热板气体传感器阵列的加热驱动电路设计

基于集成微热板气体传感器阵列的应用需求,采用CSMC的0.5μm标准CMOS工艺设计了片上加热驱动电路,可根据外部控制信号实现阵列中各微热板加热温度的独立调节。利用Hspice完成了电路仿真,并进行了代工流片。实验测试结果表明该加热驱动电路满足设计要求,各路加热通道产生的驱动电流相对误差小于2%,并且切换电流时无明显过冲现象。     

悬梁式陶瓷微热板的设计及热性能研究

结合传统陶瓷厚膜气体传感器和硅微加工气体传感器的特点,设计了基于陶瓷基底的悬梁式微热板结构,并提出一种无内引线的封装方式。对微热板的传热过程进行分析,并通过有限元工具对具有不同结构参数器件的热特性进行模拟,得到结构参数与器件热特性间的关系。通过控制工艺参数,在Al2O3陶瓷基底上制作出性能良好的Pt加热电阻及电极,并采用激光微加工技术实际制作了梁宽为0.2 mm和0.4 mm的两种结构器件。对器件的加热功率-温度关系进行测试,0.2 mm梁结构器件在400 mW加热功率下板上平均温度约为250℃,同模拟结果一致。     

倒装陶瓷球栅阵列电子封装的热模型研究

针对倒装陶瓷球栅阵列(flip chip ceramic ball grid array,FC-CBGA)封装,采用有限元数值方法,建立三维有限元的详细热模型.在5W热负荷下,分析裸芯式、平板式和盖板式三种形式,不同芯片尺寸(5mm×5 mm、15 mm×15 mm和20 mm×20 mm)以及不同润滑剂材料对系统热阻...     

基于陶瓷微热板的高温气体传感器研究

针对目前商用陶瓷气体传感器功耗大、封装困难等缺点,提出一种陶瓷微加工微热板式气体传感器的结构和无内引线封装的方式。通过光刻剥离的方法,在氧化铝陶瓷基底上制作出Pt微加热器及接触电极。采用激光微细加工技术,制作出不同结构参数的陶瓷微热板器件。从温度同加热功率的关系、热响应时间和微加热器稳定性等方面对微热板进行了测试和评价...     

基于硅微加工工艺的微热板传热分析

针对常压和真空两种环境，通过三维有限元模拟分析了背面体硅加工型、正面体硅加工型和表面加工型三种微热板(MHP)的传热主渠道和加热功率．制作了背面体硅加工型和表面加工型MHP，并对两者在常压及13.3Pa气压下的加热功率进行了测试．实验值与有限元分析结果一致，表明虽然真空中表面加工型MHP热功耗小于背面体硅加工型MHP，但薄层空气导热使表面加工型MHP在大气中的功耗大幅增加，并大于背面体硅加工型MHP的热功耗．     

基于硅微加工工艺的微热板传热分析

针对常压和真空两种环境,通过三维有限元模拟分析了背面体硅加工型、正面体硅加工型和表面加工型三种微热板(MHP)的传热主渠道和加热功率.制作了背面体硅加工型和表面加工型MHP,并对两者在常压及13.3Pa气压下的加热功率进行了测试.实验值与有限元分析结果一致,表明虽然真空中表面加工型MHP热功耗小于背面体硅加工型MHP,但薄层空气导热使表面加工型MHP在大气中的功耗大幅增加,并大于背面体硅加工型MHP的热功耗.     

平板微热管阵列在LED散热装置中的应用

针对目前大功率LED灯的散热问题,研制了高效散热器件——平板微热管阵列。实验表明,平板微热管阵列具有良好的热输运能力,当蒸发段表面温度为69.5℃时,热流密度能够达到143.2 W/cm2。利用该平板微热管阵列设计了用于LED散热的散热装置,并进行了相关的实验测试和模拟研究。结果表明,该散热装置散热效果良好,测得的光源基座处的温度均低于70℃,大大低于对结温的要求。模拟结果与实验结果误差在4%以内,模型合理,可以用于该散热装置的优化设计。     

Evaluation of Thermal Crosstalk in Quantum Cascade Laser Arrays

The continuous-wave operation, thermal crosstalk measurements, and thermal modeling of a quantum cascade (QC) laser array are presented. Measurements and thermal modeling predict that the thermal crosstalk between array elements can be minimized by improving the heat management when the spacing of neighboring laser elements is greater than 500 mum. The output power of the demonstrated QC laser array significantly exceeds the output power of the individual lasers in the array. This shows the potential of the QC arrays as a candidate for the realization of high-power optical sources in mid-infrared (3-20 mum) spectral range     

基于STM32W108的无线程控微加热平台设计

设计了基于STM32W108的无线程控微加热平台,平台采用PWM驱动薄片陶瓷加热器,采用PT100检测和反馈温度,采用满足IEEE 802.15.4 MAC协议的RF模块进行数据和指令传输,并编程实现了对该微加热平台的远程温度控制。测试表明,微平台程控距离可达30米,温控精度可达到±3℃。     

Crosstalk Characterization in Geiger-Mode Avalanche Photodiode Arrays

Following our work on Geiger-mode avalanche photodiode arrays, we have recently been dealing with the crosstalk issue in newly developed dense arrays with a minimum distance between pixel centers of 84 mum. In this paper, we present our crosstalk measurement approach, including the experimental setup and the offline calculation methods. Different characterizations of the crosstalk probability P_CT versus capacitance have been performed to extrapolate the P_CT when no measurement setup loads the pixels. We also present results regarding the crosstalk probability versus pixel distance and bias. Moreover, by adopting a slightly different approach, the probability density decay time has been measured to investigate about crosstalk origin.     

利用红外焦平面调制传递函数曲线计算串音值

串音使得焦平面输出信号的对比度降低,进而影响系统的调制传递函数(MTF).随着器件的发展,用MTF来评价器件越来越受到重视;从民用领域的趋势看,MTF将逐步取代传统的串音、极限分辨率等参数.这就使得现阶段搭建申音专用测量设备处于进退两难的地位.考虑到串音和MTF间的密切联系,从串音的定义和传统测量方法出发,分析了串音和...     

小像元HgCdTe红外焦平面电串音数值模拟研究

基于Silvaco TCAD三维数值模拟方法研究了小像元HgCdTe红外焦平探测器的电串音。通过分析中心像元光生载流子纵向输运和横向输运与电串音的相关性,揭示了光生载流子横向扩散是造成小像元HgCdTe红外焦平面探测器中电串音迅速增加的主要原因。对小像元HgCdTe红外焦平电串音的抑制方法进行探讨,计算结果表明适当调整吸收层厚度和引入组分梯度能够有效抑制小像元HgCdTe红外焦平面探测器中的电串音。本文的研究对小像元碲镉汞红外焦平面探测器的设计具有一定的指导意义。     

与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列,将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成,相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知,2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗,并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差,由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中,要注意减小角向误差。     

Thermal Interaction in Semiconductor Laser Arrays

A novel theoretical model of thermal diffusion has been established to study thermal interaction between two neighboring diodes in semiconductor laser arrays. The main cause of the ocurrence of the thermal interaction between two neighboring diodes in array devices is the heat conduction through heat sink. We hold that as the devices must have heat sink to diffuse heat, this kind of interaction in the array would always exist. However, when the pitch between two neighboring diodes in the array is reasonably defined, this troublesome thermal interaction can be simply reduced by using our model. Based on the individual diodes with leaky waveguide structure, we experimentally succeeded in fabricating 2D 4 ×4 arrays. The thermal interaction between upper and lower diodes in the 2D array is also considered as well as the function of the heat sink. The measured results show that the pulse peak output powor of the 2D 4 ×4 array is high up to 11 W.     

硅尖阵列场致发射微二极管的制备及特性研究

本文采用各向异性腐蚀和干－湿－干氧化锐化工艺，在ｎ型，（１００）晶向、电阻率为３～５Ωｃｍ、３英寸硅片上均匀制备了三种结构硅尖阵列场致发射二极管。锥尖密度达１５０００个／ｍｍ￣２，硅尖曲率半径小于３０ｎｍ；在３５Ｖ收集极电压下，单尖发出电流达０．１４μＡ，其Ⅰ—Ⅴ曲线与Ｆ—Ｎ公式类似。     

基于LIGA技术制作金属微针阵列

MEMS微针在生物领域中的应用日益广泛,为了方便微针刺入皮肤且减少疼痛,要求微针具有足够的强度和锐利的尖端。传统LIGA工艺只能制造出具有高深宽比的垂直侧壁结构。对传统LIGA工艺进行调整,对光刻胶PMMA进行两次曝光,并通过移动光刻胶台改变X射线的光刻方向,使两次X射线曝光方向相垂直,提出移动LIGA工艺,即移动光刻工艺。此外,利用等腰三角形作为掩膜板图案,显影之后得到截面与X射线掩膜板图案相似的三维实心PMMA微针阵列。再利用此PMMA微针阵列作为原始模具,PDMS转模形成PDMS一级模具,电镀镍得到与PMMA微针阵列相似的金属镍微针阵列。