SOI部分耗尽SiGe HBT集电结空间电荷区模型

SOI上的薄膜异质SiGe晶体管通过采用"折叠"集电极,已成功实现SOI上CMOS与HBT的兼容.本文结合SOI薄膜上的纵向SiGe HBT结构模型,提出了包含纵向、横向欧姆电阻和耗尽电容的"部分耗尽 (partially depleted) 晶体管"集电区简化电路模型.基于器件物理及实际考虑,系统建立了外延集电层电场、电势、耗尽宽度模型,并根据该模型对不同器件结构参数进行分析.结果表明,空间电荷区表现为本征集电结耗尽与MOS电容耗尽,空间电荷区宽度随集电结掺杂浓度减小而增大,随集电结反偏电压提高而增大, 关键词： SOI SiGe HBT 集电区 空间电荷区模型     

电喷雾推力器锥射流形成的电流体力学仿真

以G往关于电喷雾过程仿真研究对象多局限于低电导率液体,而电喷雾推力器使用的工质主要为高电导率离子液体,推力器工作时,离子液体在强电场作用下形成锥形,并在末端发射出锥形等离子体荷电喷雾。但离子液体受空间电荷、液体内部电流及液面电流的影响较大,电流体力学过程更为复杂,相关仿真研究极为匮乏。本文通过加入未简化的电荷守恒方程,考虑空间电荷及电流对锥射流形成与演化的影响,并耦合高斯定律和Navier-Stokes(N-S)方程求解流场及电荷分布,使用volume of fluid(VOF:流体体积)方法追踪液-气界面的变化,对高电导率液体的电喷雾锥射流形成过程开展了仿真研究。本次仿真工作以庚烷为工质模拟了锥射流形成与演化过程,得到电荷、电势和流场的分布,并与未考虑空间电荷的理想电介质模型进行对比。仿真结果表明,在低电导率情况下,本文模型与理想电介质模型的结果相近;高电导率情况下,本文模型得到的结果与相关实验更加吻合。     

Beam tail effect of a performance-enhanced EC-ITC RF gun

The beam tail effect of multi-bunches will influence the electron beam performance in a high intensity thermionic RF gun. Beam dynamic calculations that illustrate the working states of single beam tail and multi-pulse feed-in of a performance-enhanced EC-ITC （external cathode independent tunable cavity） RF gun for an FEL （free electron laser） injector are performed to estimate the extracted bunch properties. By using both Parmela and homemade MATLAB codes, the effects of a single beam tail as well as interactions of multi-pulses are analyzed, where a ring-based electron algorithm is adopted to calculated RF fields and the space-charge field. Furthermore, the procedure of unexpected deviated-energy particles mixed with an effective bunch head is described by the MATLAB code as well. As a result, the performance-enhanced EC-ITC RF gun is proved to have the capability to extract continual stable bunches suitable for a high requirement THz-FEL.     

LiNbO3:Cu:Ce晶体非挥发全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础, 理论研究了LiNbO₃:Cu:Ce晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能. 研究中考虑了在晶体深能级中心Cu⁺/Cu²⁺ 与浅能级中心Ce³⁺/Ce⁴⁺ 之间由隧穿效应引起的电荷直接交换过程. 结果表明, 总的空间电荷场大小主要由深能级上的空间电荷场所决定, 并且非挥发全息存储性能主要由隧穿效应引起的深能级中心Cu⁺/Cu²⁺ 与浅能级中心Ce³⁺/Ce⁴⁺ 之间的电荷直接交换过程所决定. 与隧穿效应相关的材料参数对于非挥发双光双步全息存储的性能起到了至关重要的作用.     

大气压直流正电晕放电暂态空间电荷分布仿真研究

本文提出了流体一化学动理学二维正电晕放电混合模型,该模型包含12种粒子间的27种化学反应,并且考虑光电离的影响．此外,在实验室内对该模型开展试验验证,单次脉冲波形及伏安特性曲线符合较好．基于上述模型,本文研究了在外施电压3kV时棒一板电极正电晕放电过程中的电场分布、电子温度分布、空间电荷分布的发展规律,并对电晕放电过程中粒子的成分进行了详细分析,讨论了电子、正负离子、中性粒子在放电过程中的生成规律及对电晕放电的影响．结果表明：在整个电晕放电过程中,电子温度分布和电场强度分布曲线相似,电子密度维持在10^19m-3左右,只发现带正电的等离子体特征．O4＋密度是放电过程中数量最多的正离子,O2＋和N2＋在二次电子发射过程中具有重要作用,O2-离子和O分别是负离子和中性粒子中数量最多的粒子,由于负离子和中性粒子在电晕放电过程中数量较小,因而起的作用相对较小．     

强流束在二极磁场中传输的模拟计算

为了研究空间电荷力对束流在二极磁场中传输的影响,从理论上用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在二极磁场中的传输矩阵,编写了束流在二极磁场等元件中传输的计算程序。用Powell优化方法计算非强流束传输实现给定的光学条件,用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下,运用该程序与其他程序进行了模拟计算,并对模拟结果进行了比较分析。模拟结果表明:束流流强越大,束流包络曲线横向发散越显著,空间电荷效应越强。     

TOPOPIC对强流束流在周期FODO结构中的传输研究

粒子云网格(Particle In cell,PIC) 方法是研究带电粒子在加速器中运动的关键工具之一。基于PIC 算法,开发了模拟强流条件下的束流动力学模拟程序TOPOPIC(Trace of Particle Orbit with PIC method),并且利用TOPOPIC,研究了束流在四极铁周期结构(FODO) 中的传输问题。结果表明,在强流条件下空间电荷效应显著地影响了束流的整体行为和单粒子的运动轨迹。最后比较了TOPOPIC 程序和通用的BEAMPATH 程序在相同条件下的计算结果,可以看到两个程序给出的模拟结果吻合得非常好,这表明TOPOPIC程序的计算结果是合理、可靠的。The Particle in cell (PIC) method is one of the key techniques in the research of charged particles in accelerators. Based on the PIC method, a new beam simulation code for high intensity beam named TOPOPIC (Trace of particle orbit with PIC method) has been developed. With the code TOPOPIC,the beam behavior during passing through the periodic quadrupole (FODO) structure has been studied. The results show that the nonlinear space charge affects the single particle behavior and beam envelope a lot. At last, the PIC code BEAMPATH is used for benchmark, the results given by TOPOPIC and BEAMPATH show good agreements,which means the code TOPOPIC is reliable.     

温度梯度场对电声脉冲法空间电荷测量波形的影响

电力设备运行中的温升现象严重影响绝缘的使用寿命,因此高温下的空间电荷测量引起了许多学者的关注.但温度升高时,聚合物材料的声阻抗、Young模量、密度、声波在其中传播的速度、衰减特性均发生变化,因此无法准确测量出介质中的空间电荷特性.而对于温度梯度场下的绝缘介质(如电缆发热场)的空间电荷测量,温度的梯度分布对介质的声阻抗、弹性模量、密度、声速及声波衰减的影响将更为复杂.本文基于电声脉冲测量方法中声波的传播特性和温度对聚乙烯材料特性的影响,分析了温度梯度场对空间电荷测量结果的影响并进行了波形恢复.     

单行载流子光电探测器中空间电荷屏蔽效应理论分析和实验研究

本文优化设计和外延生长了一种单行载流子(UTC)光电探测器有源区结构,并且采用微电子工艺制备了台面尺寸为30μm的UTC光电探测器.同时,采用了漂移-扩散模型对该有源区结构进行了理论模拟,从载流子浓度和空间电场角度重点分析研究了空间电荷屏蔽效应对UTC光电探测器直流饱和特性影响的物理机理.UTC光电探测器理论模拟结果与实测数据基本相符.     

Lie algebraic analysis and simulation of high-current pulsed beam transport in a solenoidal lens

Recent calculations of the transport of a high-current beam in a solenoidal lens have made progress to the second order with the Lie algebraic method. A review of the theory and our simulation to realize it will be described. Then we will present the results of simulation. A brief discussion on the space charge effect＇s contribution to the transportation will also be made.