纳米电子学

在比较三代电子器件的基础上,说明纳电子器件是电子器件发展的新一代,它的主要特征是单电子行为和显著的量子效应.与真空电子器件、微电子器件相比,纳电子器件在信号加工中的主要特性有:(1)单电子,(2)保有相位,(3)量子电阻(h/e2),(4)量子字节(qubit),(5)普适电导涨落.电子器件的基本元件是具有信号放大能力的三极管,目前纳电子三极管有两种模式:纳米点三极管和碳纳米管三极管.文中重点讨论了构造纳电子三极管中的碳纳米材料的结构和特性.     

纳米电子学

在比较三代电子器件的基础上,说明纳电子器件是电子器件发展的新一代,它的主要特征是单电子行为和显著的量子效应.与真空电子器件、微电子器件相比,纳电子器件在信号加工中的主要特性有:(1)单电子,(2)保有相位,(3)量子电阻(h/e2),(4)量子字节(qubit),(5)普适电导涨落.电子器件的基本元件是具有信号放大能力的三极管,目前纳电子三极管有两种模式:纳米点三极管和碳纳米管三极管.文中重点讨论了构造纳电子三极管中的碳纳米材料的结构和特性.     

纳米结构器件材料结构参数的新测试方法

使用Monte Carlo模拟方法和器件振荡特性测试研究了异质谷间转移电子器件的直流隧穿特性和射频振荡性能与器件结构参数之间的关系.理论计算结果与实验数据间吻合得很好.在此基础上提出了通过电性能测试来分析器件结构参数的新方法.使用逐层化学腐蚀C-V测试测定了有源层的掺杂分布.通过低场电阻测量确定了量子阱的宽度.最后从器件振荡特性与Monte Carlo模拟曲线的对照中得出了掺杂接口的浓度.由此建立了器件结构参数的一套完整的测试分析方法.使用这套测试监控方法,已成功地研制出MBE和MOCVD工艺的高效、大功率振荡器件.     

纳米线、纳米管器件在逻辑电路中的应用

本文报导了几种以碳纳米管和半导体纳米线为基础的电子器件和逻辑电路，如：碳纳米管场效应管、纳米线逻辑门电路等。同时，通过比较传统半导体器件和纳米器件，分析了这些纳米器件的特点。在室温下，这几种纳米电子器件和电路均有良好的电学特性。     

基于TCAD软件的单层多晶EEPROM器件模拟分析

利用TCAD软件对单层多晶EEPROM器件特性进行了模拟分析,介绍了单层多晶EEPROM存储单元结构与原理的基础,针对TCAD软件中模拟分析单层多晶EEPROM器件特性时存在的困难,提出了一种两个MOS管外加电阻的等效模型来替代单层多晶EEPROM存储单元结构进行等效模拟.通过编程模拟了单层多晶EEPROM器件性能,模拟分析得到的特性曲线与理论曲线能较好吻合,验证了等效模型方案的可行性.     

量子电子器件及其应用

随着半导体芯片的特征尺寸从微米量级向纳米量级挺进,半导体的量子效应现象显现。文章阐述了半导体器件中的量子尺寸效应、隧道效应、干涉效应等量子效应的种类以及利用这些量子效应制作的量子点器件、谐振隧穿器件和单电子器件三大种类量子电子器件。介绍了各类量子电子器件的原理以及它们具有超高速、超高频、高集成度、低功耗和高特征温度等优越特性,并着重介绍了各类量子电子器件的制造方法。在此基础上,指出了量子电子器件的应用及发展前景。     

复杂平台天线间耦合度预测的逐级等效法

复杂平台天线间耦合度计算是系统级电磁兼容研究的重要课题,给出一种解决复杂平台天线间耦合度问题的新方法——逐级等效法。逐级等效法把原始求解区域分成三个分区逐级求解,在求解一个区时,把上一区的等效源作为此区的激励源,最终求得天线间耦合度。通过此方法降低了每次运算时的计算量,使得许多原来不能计算的问题得到解决。为了验证方法的正确性,举例计算了一平台上天线间的耦合度,结果与矩量法计算的统一模型做了对比。最后以某大型战斗机上两天线间的耦合度为例,用逐级等效法解决了这一普通算法在现有计算机配置下很难计算的问题。     

环栅结构CMOS/SOI器件SPICE模型研究

建立了环栅结构的CMOS/SOI器件的SPICE模型,可以对抗辐照设计中环栅结构的CMOS/SOI器件计算其等效宽长比,将环栅器件转换为等效宽度和长度的条栅器件;以及对体接触电阻等其他受影响的SPICE模型参数做出调整,使其电学特性模拟达到最准确精度.模拟数据和试验数据具有很好的一致性,证明所建立的模型具有较高的精度.     

新型真空器件在武器装备中的应用

介绍真空电子器件和固态器件组合的新型电子器件——微波功率模块(MPM),以及将微电子工艺应用于传统真空电子器件而出现的真空微电子器件,这两种器件将对下一代武器系统有重要的影响。     

化合物半导体器件与电路的研究进展

介绍了GaAs,InP和GaN等几种重要化合物半导体电子器件的特点、应用和发展前景。回顾了GaAs,InP和GaN材料的材料特性及其器件发展历程与现状。分别讨论了GaAs基HEMT由PHEMT渐变为MHEMT结构和性能的变化,GaAs基HBT在不同电路应用中器件的特性,InP基HEMT与HBT的器件结构及工作特性,GaN基HEMT与HBT的器件特性参数。总体而言,化合物半导体器件与电路在高功率和高频电子器件方面发展较快,GaAs,InP和GaN材料所制得的各种器件电路工作在不同的频率波段,其在相关领域发展潜力巨大。     

Thermal reliability prediction and analysis for high-density electronic systems based on the Markov process

Thermal-mechanical fatigue is one of the main failure modes for electronic systems, particularly for high-density electronic systems with high-power components. Thermal reliability estimation and prediction have been an increasing concern for improving the safety and reliability of electronic systems. In this paper, we propose a stochastic process prediction model to estimate the thermal reliability of an electronic system based on Markov theory. We first divided the high-density electronic systems into four modules: the energy transformation and protection module, the electronic control module, the connection module, and the signal transmission and transformation module. By integrating failure and repair characteristics of the four modules, a stochastic model of thermal reliability analysis and prediction for a whole electronic system was built based on the Markov process. The feature parameters of thermal reliability evaluation, including thermal reliability, thermal failure probability, mean time between thermal faults, and thermal stable availability, were derived based on our comprehensive model. Finally, we applied the model to an indoor electronic system of DC frequency conversion conditioning. The thermal reliability was estimated and predicted using tested failure and debugging repair data. Effective methods for improving thermal reliability are presented and analyzed based on the comprehensive Markov model.     

考虑增益饱和及寄生参数的LD的模拟分析

基于包含增益饱和项的半导体激光器速率方程,分析了增益饱和因子和寄生参数对DFB激光器的动态特性的影响.建立了激光器用于数值计算的Simulink模型,对激光器的调制响应进行了数值分析;结合电子电路的特点,建立了一种考虑寄生参量的小信号等效电路模型,该模型将速率方程表征为由线性电路元件组成的电路模型;采用Matlab和PSpice两种软件模拟了该激光器的调制响应.结果表明张弛振荡频率和调制带宽随偏置电流的增加而增加,而增益饱和因子和寄生参数的存在使谐振频率衰减和带宽降低,同时也证明了所建模型的准确性和适用性.为改善DFB激光器的动态特性及优化设计器件结构参数提供了理论依据.     

Identification of dynamic mechanical parameters of the human chestduring manual cadiopulmonary resuscitation

Survival from cardiac arrest is dependent on timely cardiopulmonary resuscitation (CPR). Since CPR is often unsuccessful, the outcome may be improved by a better understanding of the relationship between force applied to the sternum and the resulting hemodynamic effects. The first step in this complex chain of interactions is the mechanical response of the chest wall to cyclical compression. We formulated a dynamic mechanical model of the chest response and developed a method of identification of the model parameters based on force, displacement, and acceleration data acquired during cyclical compressions. The elasticity, damping, and equivalent mass of the human chest were estimated with a constrained nonlinear least-mean-square identification technique. The method was validated on data acquired from a test apparatus built for this purpose. The model fit was measured with the normalized chi-square statistic on residuals obtained between recorded force and force predicted by the model. In the analysis of one human chest, the elasticity was found to be nonlinear and statistically different during compression and release. A considerable amount of damping was found, with no significant difference between compression and release. The equivalent mass was too small to be determined accurately. This method can be used to obtain the dynamic mechanical parameters of the human chest and may lead to a better understanding of CPR.     

Dual-in-line laser diode module for fiber-optic transmission up to 4 Gbit/s

A very high-speed laser diode (LD) module, having a "butterfly" type dual-in-line structure is developed. This LD module consists of a laser diode, a p-i-n-photodiode for monitoring the laser power, a thermoelectric cooler, and a thermistor. The power emitted from the LD is coupled into a single-mode fiber using a hemispherical tapered fiber technique. The microwave design of the LD module employing high frequency equivalent circuit and scattering (S) parameters is shown. Parasitic inductances and capacitances in the LD module degrade the high frequency characteristics. This is a very serious problem in gigabit fiber-optic transmission systems. The microwave impedance, small signal high frequency characteristics, and high-speed pulse response of the fabricated module with low parasitics are also shown. Electrical resonance frequency is 4.8 GHz and well opened eye patterns up to 4 Gbit/s are obtained in the experiments.     

光伏电池输出特性与最大功率点跟踪的仿真分析

根据太阳能光伏电池的等效电路特点,建立了相应的光伏电池组件的仿真模型。该模型可以实现在不同光照强度和温度下光伏组件的输出特性,在此模型基础上研究了光伏组件最大功率追踪方法(MPPT)。在众多最大功率追踪方法中,扰动法有着比较优秀的控制效果。针对最常用的最大功率点跟踪方法-扰动观察法,提出一种改进型的扰动法算法,通过仿真结果和实验证明该方法在一定程度上可解决光伏电池输出非线性的问题,有效避免跟踪偏差,提高光伏电池的输出效率,且动态响应速度快,使光伏系统具有良好的动态和稳态性能。     

超声调制电加工系统换能器的特性分析与研究

根据压电振子的动态特性和超声复合电加工振动系统对换能器的要求,设计压电陶瓷换能器;利用ANSYS有限元法对压电陶瓷晶堆进行建模,分析压电陶瓷晶堆的动力学特性。通过ANSYS参数化设计方法,运用多物理场耦合模块分析了压电陶瓷晶堆片数、输入电压信号大小、输出振动位移幅值和晶堆固有频率之间的相互关系,验证了压电换能器设计的合理性及特性分析的正确性。     

两级放大电路的Multisim仿真分析与研究

为形象掌握电子技术中多级放大电路静态、动态特性,采用Multisim仿真平台、实验测试的方法,研究了负反馈放大电路与基本放大电路的电压放大倍数、输入、输出电阻、频带宽度等动态参数变化特点。负反馈放大电路以牺牲放大倍数换取性能的稳定,扩展了频带。仿真平台与实验测试相结合,强化了分析问题能力和实际电路设计,值得推广和应用。     

基于暗声学材料的结构振动研究与仿真分析

以暗声学材料的简化结构为研究对象,通过薄膜的大挠度理论,对受约束结构条件下暗声学材料的结构单元进行了振动分析。首先对带有集中质量的薄膜与声波辐射模式之间的耦合形式建立数学模型,得到了受约束结构和未受约束结构条件下的一阶固有频率;通过COMSOL Multiphysics软件仿真了暗声学材料结构单元的声-固耦合特性,得出在一阶固有频率下受约束结构是未受约束结构的0.26倍,与理论计算值的误差为5.7%。这有利于降低20~1 000Hz低频范围内的一阶固有频率,提高暗声学材料吸声特性。     

板级电路模块振动结构优化技术研究

以特定板级电路模块为研究对象,建立有限元模型.运用ANSYS分析软件对影响板级电路固有频率的主要结构参数进行灵敏度分析,从而得到各设计参数和板级电路模块一阶固有频率的关系.然后以灵敏度分析为理论依据进行结构优化设计,在优化过程中,目标参数逐步逼近于最优解,每一步优化设计变量求取新的灵敏度来确定搜索方法,然后进一步优化,从而使设计参数能很快达到最优解或较优化解.     

A dynamic equivalent circuit model for solid magnetic cores forhigh switching frequency operations

This paper presents a dynamic equivalent circuit model of solid magnetic cores for high frequency operations in power electronic circuits. The effects of eddy current, domain wall motion, and hysteresis are taken into account by distributed equivalent resistors and distributed nonideal differential inductors, respectively. The Preisach hysteresis model is employed to simulate hysteresis effects in the inductors. A discrete transform technique based on the transmission line method is adopted to develop a discrete model for numerical dynamic analysis. The resultant model is just a simple tridiagonal system of equations. Good agreement between computer simulations and measurements has confirmed the validity of the new model