“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

基于Parity-Time对称结构极点效应构建光学三极管模型

为了构建光学三极管模型,设计了一个基于半导体磁性材料InSb的PT(parity-time)对称耦合微腔的结构模型。通过结构参数优化,产生了PT对称结构磁场强耦合的极点效应。在极点频率附近,通过改变输入电流信号改变施加在磁性材料上的磁感应强度,实现极点状态下信号的放大输出。这种放大可以是同相,也可以是反相,该设计实现了特殊光学三极管模型。     

超宽带大功率合成器设计北大核心CSCD

在80 MHz~1 GHz频段,单个功率管输出功率能达到100 W以上,为研制输出功率400 W的功率放大器,文中设计了四路功率合成器。该合成器需要实现功率容量大、工作频带宽、体积小的设计目标。在功率容量方面,文中采用悬置带状线结构,其功率容量远远大于微带线结构;在工作频带方面,采用切比雪夫九节阻抗变换器,将工作带宽拓宽为80 MHz~1 GHz;在体积方面,文中合成器的功率合成部分采用Y型节级联实现四路功率合成,阻抗变换部分采用切比雪夫阻抗变换器进行阻抗变换,该结构相较于磁环巴伦功率合成器,不但具有损耗小、平坦度高的优点,而且通过将阻抗变换器设计成曲折的形状,进一步缩小了合成器体积。仿真与实测结果显示该合成器在80 MHz~1 GHz范围内还具有较高的平坦度,合成效率可达90%以上。     

S频段800W室外型连续波固态功率放大器设计

针对现有室内固态功放体积大,馈线系统设计复杂的问题,提出了一种新型结构形式的高功率、高效率和小体积固态功率放大器。给出了高密度、大功率径向合成的原理及设计方法,对径向合成网络进行了建模仿真,通过优化达到了功放设计所需的性能指标。基于8个功放模块和8路径向合成网络,设计了一种室外型固态功率放大器,在所需频段实现了大于800 W的输出功率,整机效率高于40%。     

一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束棱镜设计

为了节省冰洲石晶体材料、并实现偏光棱镜光路的直角分束，采用冰洲石晶体与氟化钡晶体二元复合的方案，设计了一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束偏光镜。以波长为265.6nm的紫外光为例给出了设计实例。从理论上分析了入射光经过该偏光棱镜后，e光、o光的分束角和光强分束比随入射角及入射光波长的关系，并通过计算软件作出关系曲线图。结果表明，该偏光棱镜分束角与直角偏差小，e光、o光的光强分束比约为1:1；在240nm~400nm的波段范围内，垂直入射对应的直角分束偏差小于1.0°，光强分束比与1的偏差在0.02以内，具有较宽的光谱适用范围。该研究对直角分束棱镜的设计、制作以及实际使用提供了有价值的参考。     

可为新的DRM接收机提供基带处理的新型BLACKFIN处理器

美国模拟器件公司（ADI）生产的的BLACKFIN处理器具有基带处理能力，同时具有处理多个音频标准的灵活性。由于新的DRM接收机标准要求音频解码器具有高质量音频MPEG4 AAC＋（包括SBR）、高质量语言编码CELP，以及低比特速率语言编码的HVXC等三个特性要求。而BLACKFIN处理器可以处理多种解码器。因此，新型BLACKFIN处理器可显著降低材料成本，同时可满足DRM标准的鲁棒性要求。     

劳伦斯利弗莫尔实验室开发的波长转换器获奖

美伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）因其开发一种高平均功率的波长转换器而获得了“R＆D100”奖项。 照片显示了一个固定在光学支架上的YCOB晶体盘。不可见红外光从右边进入并通过YCOB晶体。红外光经频率变换到可见光（绿光）、二次谐波或绿光出现在YCOB晶体盘左边。     

美国三大公司激光二极管的最新进展

在美国西部光电博览会高功率二极管激光器会议上，美国的Alfalight公司公布了25℃，22W，970nm连续输出的单发激光二极管。该公司同时报道了他们在美国国防部高级计划研究署（DARPA）超高效率二极管发射源计划中的功率转换效率（PCE）为80％的目标计划进展。他们的最新结果是，带1mm长腔的占空比为20％的半导体条在25℃时的功率转换效率达到71％。