用于半导体器件瞬态特性研究的大幅度矩形纳秒脉冲发生器

本文提出了一个用于半导体激光器和其他高速器件瞬态特性研究的大幅度矩形纳秒脉冲发生器的设计.为了产生一对极性相反的高速同步脉冲,在设计中采用了我国发明的新功能器件──双向负阻晶体管(BNRT).为了获得高速大电流主脉冲输出,采用了同时触发的双雪崩晶体管串联组合电路.所研制的发生器的主脉冲输出,其电压幅度高达200V(在50Ω负载)、峰值电流为4A、上升时间约2ns、宽度5-100ns、晃动小于50ps.而且输出脉冲波形呈良好的矩形,其过冲和顶部不平坦度均小于±3％.     

高功率半导体开关器件DSRD的研究进展

高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术及高功率半导体开关器件的概念,比较了一些常见开关器件与高功率半导体开关器件的差异,主要阐述了自20世纪80年代以来脉冲发生器中开关器件的发展过程,重点介绍了最重要的一种高功率半导体开关器件,即Si基漂移阶跃恢复二极管(DSRD)在国内外的发展历程及其在脉冲技术中的应用。随着新型半导体材料及半导体技术的发展,展望了未来DSRD的发展方向。     

基于PLD的纳秒级脉冲发生器

利用复杂可编程逻辑器件(PLD)集成度高、可靠性强及工作速度快的优点,设计了一种纳秒脉冲信号发生器,该发生器可以控制脉冲的输出和实现多路脉冲宽度输出。详细叙述了该发生器的工作原理和具体硬件设计,利用ISE 6.0 MoldeSim 5.7SE软件进行波形仿真,制作硬件电路版和并通过验证。设计采用了100 MHz的时钟,得到各种不同宽度的脉冲输出,最小脉冲宽度为19.8 ns,上升沿为9.7 ns。     

基于SOS的高重频高压纳秒脉冲源设计

依据高重频高压纳秒脉冲输出的要求,基于半导体断路开关(SOS)的工作特点,设计了高重频高压纳秒脉冲源脉冲发生器线路。分析发生器线路的工作原理,对输出脉冲幅度50 kV/100 Ω、脉宽约10 ns~20 ns和重复频率100 kHz脉冲源的线路中关键器件的参数进行了计算。分析关键器件SOS、饱和脉冲变压器、副开关要求,给出了关键器件的选型参考。     

新型半导体断路开关及其脉冲功率发生器

基于半导体断路开关（SOS）的脉冲功率发生器是一种新型的全固态开关系统，具有输出脉冲电压高、使用寿命长、可靠性和重复率高的特点。本文详细介绍了SOS效应与断路开关的工作原理，研究了基于SOS的脉冲功率发生器电路结构并对开关电流进行仿真，仿真结果与国外器件的实测特性相近。     

快速离化二极管（FID）开关特性分析

高功率半导体快速开关器件-FID（Fast Ionization Dynistors快速离化二极管开关）在高功率微波、超宽带技术等方面具有较广的应用。本文详细介绍了FID的基本参数与结构、工作机理,介绍利用FID研制的脉冲发生器和利用FID作为脉冲锐化开关的脉冲实验。     

Maxim推出高度集成双通道数字脉冲发生器

Maxim推出双通道、高压数字脉冲发生器MAX4810／MAX4811／MAX4812＊。器件具有1．3A（最小值）输出电流,能够独立配置为从低压逻辑输入向高压系统提供单极性或双极性脉冲信号。每通道的3个逻辑输入以及2个独立的使能输入能够确保输出MOSFET可靠关断,以加快信号变化速度并大大缩短脉冲模式之间的延时。为提高图像质量,该系列脉冲发生器采用创新的有源钳位架构,降低了2次谐波输出,并允许完全控制每个驱动器的输出级。     

纳秒上升时间Q开关高压脉冲发生器的设计

设计了一种基于Marx Bank Generator脉冲发生原理而设计的ns级上升沿调Q开关雪崩三极管高压脉冲发生器。它可以在20ns以内的时间在Nd:YAG激光器的电光调Q晶体（KD*P）两端加上1/4波高压，调Q时间由原来使用电子管时的90ns缩短为15ns以内，从而使输出脉冲的峰值功率由25mW增大至93mW，脉宽由16ns缩短为8ns。该调Q电路还具有体积小、功耗低、电磁辐射小、重复率高和工作寿命长等优点。     

基于NE555方波脉冲发生器的设计及应用

为了进行铝合金脉冲MIG焊实验,将NB-500晶闸管直流弧焊电源改造成脉冲电源,采用NE555时基集成电路,设计了频率、占空比、峰值和基值均可独立调节方波脉冲发生器。该方波脉冲发生器与NB-500焊机原有控制电路相结合,系统工作稳定,实现了铝合金脉冲MIG焊接。     

不同脉冲工作条件对GaN HEMT器件结温的影响

研究了不同脉冲工作条件对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结温的影响,通过改变脉冲信号发生器的输出频率和占空比来改变器件的工作条件,利用具备高空间分辨率的显微红外热像仪进行瞬态结温测试。结果表明:器件工作在给定的平均功率下,可以通过提高脉冲信号占空比和频率来改善器件的寿命和性能可靠性;工作在给定的峰值功率下,可以通过降低脉冲占空比和提高脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。沟道温度影响着半导体器件的寿命,因此,可以在器件能够承受的范围内通过改变脉冲占空比和脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。     

905nm InGaAs脉冲激光二极管驱动电流特性分析与测试

为了实现高功率905nm InGaAs脉冲激光二极管激光脉冲宽度和峰值功率可调,采用现场可编辑门阵列产生触发脉冲、集成模块EL7104C作为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）驱动、以MOSFET为核心开关器件控制高压模块和储能电容之间充放电的方法,设计了脉冲激光二极管驱动电路,对驱动电流特性进行了理论分析和实验验证,取得了不同电容和高压条件下的电流脉宽和峰值数据,分析了具体变化关系,并以此进行了光谱和功率-电流特性测试。结果表明,影响驱动电流脉宽和峰值电流的关键因素是电容大小和充电高压,脉冲激光二极管驱动电流峰值在0A~40A、脉宽20ns~100ns时可控调节,脉冲激光二极管最大峰值功率输出可达40W,实现了脉冲式半导体激光器输出功率和脉冲宽度的可控调节。该设计与分析对近红外高功率脉冲激光器的可控驱动设计具有一定的实用参考意义。     

高功率窄脉冲垂直腔面发射激光器n-DBR反射率的优化

从理论上研究了n型分布布拉格反射镜(n-DBR)的反射率对器件阈值电流、输出功率以及转换效率的影响,得出了最佳反射率。在此基础上研制了垂直腔面反射激光器(VCSEL)单管和阵列器件,采用波形分析法对VCSEL器件的功率进行了测试。在脉冲宽度60ns,重复频率100Hz条件下,500μm口径单管器件在注入电流为110A时,峰值输出功率达102W,功率密度为52kW/cm2,4×4、5×5阵列器件在100A时,功率分别达到98W和103W。对比了单管器件在连续、准连续和脉冲工作条件下的输出特性和光谱特性,连续和准连续条件下激射波长的红移速率分别为0.92nm/A和0.3nm/A,6A时的内部温升分别为85℃和18℃,而脉冲条件下激射波长的红移速率仅为0.0167nm/A,6A时的温升为1.5℃,远小于连续和准连续的情况,这也是器件在脉冲条件下能得到很高输出功率的主要原因。     

窄脉冲信号的峰值保持方法

针对跟踪激光雷达对回波信号峰值幅度的需求,分别采用电压型及跨导型峰值保持电路实现窄脉冲信号峰值保持,并测试了不同跨导放大器的保持效果,最终解决了激光雷达回波信号峰值保持的快速以及幅度问题。实验结果表明:采用跨导型峰值保持电路,同时利用双倍缓冲保持方法扩大保持电压峰值范围,可以实现回波信号的峰值提取。该方法采用跨导放大器实现对窄脉冲信号峰值保持的快速性,并利用双倍缓冲器提高驱动能力以及最大可保持峰值。对上升沿约为6ns的脉冲信号,可保持峰值最高达到2.5V、响应时间小于2ns。     

大功率移相调宽DC／DC变换器

文中简要介绍了移植相调软件开关变换器的基于工作原理,详细叙述了具有逐脉限流功能的控制电路,并给出了功率高达14．4KW的设计实例,实验结果表明这种变换器的整机效率高达90％,在移相调宽软开关变换器中由于开关器件茶花知零压开通和准零压关断模式,从而消除了硬开关变换器的固有缺陷。     

一种基于自适应峰值电流检测的模式切换电路北大核心

在降压转换器中，为了在不同的负载情况下获得高效率，常采用的方法是在重载时使用脉冲宽度调制(PWM),在轻载时使用脉冲频率调制(PFM),因此需要模式切换信号去控制整个降压转换器的工作状态，同时模式切换信号也可以用于自适应改变功率级电路中的功率管栅宽，减小功率管的栅极电容，提高整体电路的效率。文章设计了一个自适应峰值电流模式切换电路，用于产生模式切换信号，其原理是监控峰值电流的变化，产生峰值电压，将峰值电压与参考电压进行比较，得到模式切换信号，以决定降压转换器是采用PFM模式还是PWM模式。仿真结果表明，在负载电流0.5～500 mA范围内，该电路可以在两种调制模式之间平稳切换，其峰值效率可提升到94%以上。     

全固体1.3μm增益开关激光器的研究

增益开关和Q开关是获得脉冲激光运转的常用方法,对于在非线性光学研究、光通讯第二窗口装置检测、光纤传感等方面有着广泛应用前景的1.3μm波段全固体激光的脉冲产生,提出了使用增益开关的方法。首先在理论上使用速率方程对增益开关的运转进行分析,并就腔长对脉冲参数的影响进行了数值模拟。接着在实验上采用高频调制激光二极管供电电源的方法,使Nd:YVO4激光器工作在增益开关状态,即通过逐渐减小工作电源泵浦电流的脉冲宽度,使激光仅输出弛豫振荡的第一个脉冲,最后在泵浦电流脉冲宽度为5μs时,获得了平均功率80mW,光脉冲宽度200ns,频率200kHz,峰值功率2W,单脉冲能量0.4μJ的1.342μm激光的增益开关运转。     

AlGaN/GaN HEMT栅阶跃脉冲响应实验研究

通过对AlGaN/GaN HEMT漏极电流栅阶跃脉冲响应实验测试,发现栅脉冲相同时,HEMT开启时间在线性区随VDS增加而增加,而在饱和区随VDS增加而减小;在VDS一定时,器件开启时间随栅脉冲低电平的降低而增加。基于表面态电子释放过程与ID、VDS和阶跃脉冲之间关系的分析,提出了用快电子与慢电子释放两种过程来解释表面态电子弛豫,并建立漏极电流响应过程拟合算式。拟合得到与快、慢电子释放相关的时间常数分别为τ1=0.23s、τ2=1.38s,且拟合曲线与实验结果的最大误差不超过测试值的3%。该研究结果有助于电流崩塌机理的进一步探索。     

大功率短脉冲VCSELs的特性研究

研究了大功率短脉冲垂直腔表面发射激光器(VCSELs)出光孔径分别为400μm,600μm的980nm倒封装底发射VCSELs的脉冲特性,通过测试脉冲电流源产生的电脉冲的波形曲线以及产生的光脉冲的脉冲响应曲线,得到脉冲峰值功率与输入电流的P-I曲线,600μm直径的VCSELs在脉冲宽度为60ns,重复频率为1kHz时,得到超过20W的峰值输出功率;激射波长为976.6nm,器件的光谱半高宽(FWHM)为0.9nm.     

基于功率晶体管窄脉冲激光驱动设计

激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统精度,提高引信抗干扰能力的重要手段。为实现小体积的高频、高功率、窄脉冲激光发射,采用大功率晶体管正反馈设计出晶闸管开关应用于高频脉冲激光测距窄脉冲激光发射电路,用钳位二极管抑制激光器反向击穿。通过对RLC充放电回路、晶体管开关电路、晶闸管器件的分析,设计SCR电路,分析放电回路的三个步骤,运用pspice仿真程序对驱动电路进行了参数仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流12 A,脉宽8 ns的脉冲电流。     

GaAs器件电磁脉冲效应实验与毁伤机理研究

介绍了GaAs低噪声器件电磁脉冲效应实验响应的易损敏感端,对所确定的敏感端注入电磁脉冲方渡,研究了器件在静态时的损伤阈值.根据GaAs器件易损性薄弱环节,从GaAs器件的结构、内部缺陷等出发,探索电磁脉冲对GaAs器件易损性薄弱环节的损毁机理.通过对毁伤实验分析,进一步阐述了电磁脉冲对器件存在潜在不稳定性失效,对器件和整机系统设计者和使用者具有一定的参考意义.GaAs微波低噪声器件在EMP正脉冲注入情况下,获得的损伤阈值约为3.024μJ.在EMP负脉冲注入情况下,损伤阈值约为10.02μJ.初步认为GaAs FET的正脉冲EMP比负脉冲EMP更易损伤.