新型VBO接口芯片静电放电防护器件

为了改进VBO接口电路静电放电（ESD）防护器件性能,提出2种新的ESD防护器件：栅二极管与面积效率二极管触发可控硅整流器（SCR）. 采用SMIC 40 nm CMOS工艺与SMIC 28 nm PS CMOS工艺制备传统二极管、栅二极管、面积效率SCR;通过半导体工艺及器件模拟工具（TCAD）进行仿真,分析电流密度;通过传输线脉冲测试（TLP）方法,测试不同结构ESD防护器件的Ⅰ-Ⅴ特性. 栅二极管的ESD鲁棒性为19.7 mA/μm,导通电阻为1.28 Ω,相较于传统二极管降低了38.8%. 面积效率二极管触发SCR触发电压为1.82 V,鲁棒性为48.1 mA/μm,相较于传统二极管提升了174.8%. 测试结果表明,栅二极管与ASCR和传统ESD器件相比,性能有极大的提升,适合用作VBO接口芯片的ESD防护.     

超高真空CVD选择性外延锗硅及其电学特性

为了满足高性能的红外探测要求，以高品质硅基器件研制了选择性外延锗硅肖特基二极管.利用低温下锗硅材料在二氧化硅表面成核需要一定时间的特点, 采用超高真空化学气相沉积（UHV-CVD）技术，550 ℃下，在硅光刻窗口处，选择性生长了锗硅外延层.由此技术生长的锗硅材料制作了硅基肖特基二极管原型器件，并研究了该二极管器件的电流 电压特性曲线.结果表明，与传统方法制备的非选择性外延锗硅肖特基二极管相比，该二极管器件可以避免在确定有源区后再经受高温处理,简化了器件制作工艺, 该二极管反向漏电流低2～3个数量级，具有优良的器件电学特性.     

串联蓄电池均衡充电系统

用电感、二极管和开关器件构成串联蓄电池充电的均衡电路,使蓄电池在串联的情况下,实现均衡充电.分析了均衡器的工作原理,指出该均衡器具有动态分配过充电能的特点.利用蓄电池的充电电压和充电状态之间的关系,用蓄电池的状态估计法和倒推法,解决了均衡器中开关器件的PWM脉冲占空比的计算问题.整个串联蓄电池充电系统具有结构简单、灵活和可扩展的优点.     

大功率二极管PSPICE模型构建

针对采用PSpice仿真感性负载电路中出现的错误振荡问题,依据半导体内部工作机理,通过求解二极管基区双极扩散方程,构建了一种大功率PIN二极管的PSPICE子电路仿真模型,在模型过程考虑了二极管的正向导通和反向恢复特性.模型通过测试电路仿真得到反向电压和电流波形,并与实验数据进行比较.仿真结果表明,作为大功率器件模型使...     

主结边缘电阻区对高压功率快恢复二极管特性的影响

针对高压功率快恢复二极管的过流关断失效问题,设计了3种主结边缘电阻连接区.为了分析其失效机理,采用仿真工具Sentaurus TCAD,对场屏蔽阳极二极管结构的过流关断进行仿真,重点研究不同电阻连接区对器件关断过程的影响。研究结果表明:电阻连接区结构不同可以引发器件不同位置的烧毁,而当电阻连接区增加到一定长度时,可以有效避免器件烧毁.     

三电平拓扑结构变换器因信号延迟导致过压过流行为的研究

三电平二极管中点箝位变换器在电力电子领域应用广泛.由于器件的非理想性和不均一性,在实际运行中存在过电压或过电流等异常换流行为,文中分析了该种变换器的工作原理,IGBT等功率管在状态改变时发生时间延迟引发的过压过流行为,并通过编程遍历了所有可能出现的情况,在Matlab/Simulink环境下建立了反映稳态特性的功率器件行为模型,并对模型进行仿真研究.实验结果表明程序自动遍历和分析了所有可能的因信号延迟导致的过压过流行为,为初期设计中预防此种原因导致的过压过流行为提供了参考和借鉴.     

一种温控仪的设计

设计出了一种高低温温度控制样品室,温度控制范围-100～200℃,采用二极管和铂电阻作为温度测量传感器件,利用二极管的PN结温度特性对液氮液面进行标定,利用铂电阻对样品室温度进行测量和控制.     

硅基谐振结构中非线性光学效应导致的光学传播参数非互易分析

研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。     

ZnPc/PbPc共混蒸镀薄膜二极管的制备与工作特性

有机薄膜二极管选取酞菁锌和酞菁铅(ZnPc和PbPc)进行混合作为器件的有源层,利用多种镀膜方式,制备了结构为Cu/ZnPc+PbPc/Al的器件,其中,Zn Pc∶PbPc混合的质量比分别为1∶1、4∶5和5∶4,对二极管进行了输出特性测试和混合薄膜的吸收光谱测试。结果表明,3种混合方式的二极管均具有整流特性。通过实验分析可以得出:ZnPc∶Pb Pc的混合质量比为1∶1的器件的载流子的传输最快。实验结果表明:适当的ZnPc∶PbPc的混合质量比可以降低肖特基势垒的高度,从而使载流子的迁移率加大。由实验结果计算得出,ZnPc∶PbPc的混合质量比为1∶1的器件的势垒高度为0. 355eV,影响因子n为18. 21。     

长波长(1.0μm—1.7μm)InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD 的研究

为了适应光纤通信系统迅速发展的需要,设计制做了一种适用于长波长(1.0μm—1.7μm)范围的雪崩光电二极管。器件是通过在 InP 层中的雪崩倍增作用和在 InGaAs 层中的吸收作用以及在这两层中间置入的 InGaAsP 四元过渡层,从而得到器件低暗电流和高速率的工作。在精确分析了影响器件工作状态的各种因素之后,给出了器件的最佳的设计,用液相外延的方法制做出了器件,并对器件特性进行了分析。     

MgAl/PbPc/Cu有机薄膜二极管的制备与气敏特性分析

选用酞菁铅作为有机半导体气敏材料,用真空热蒸镀、磁控溅射等镀膜方法制备器件,所制备薄膜二极管的结构为MgAl/PbPc/Cu,使用Keithley 4200半导体测试仪与气敏测量系统分析器件肖特基二极管的气敏特性,通过对电流-电压特性的实测数据进行深入的理论分析,比较出器件对不同浓度NO2气体的敏感程度.经过测试结果可知:当器件置于10-5的NO2气体74 min后,正向电流减小65倍,对应的MgAl/PbPc肖特基势垒高度约上升了20 meV.同时由于被吸附NO2气体的PbPc薄膜少数载流子电子数目的增加,导致器件的反向电流增加4倍.     

双极功率集成器件的优化

以400 V双极功率集成器件(由BJT与p-i-n二极管以反并联方式集成在同一个芯片上构成)为例,通过仿真和实测分析,建立起基本概念和物理图像,阐明了集成功率器件中横向寄生晶体管所带来的影响,以及主晶体管与内二极管的不同间距又如何影响寄生晶体管所起作用等问题.最后给出了主晶体管与内二极管间距的优化设计值.这些为理解问题进而设计出主晶体管与内二极管之间新的隔离措施奠定了理论基础.     

AlGaN肖特基势垒二极管的研制

为研制适合高温高压下工作的整流器件,利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术生长的AlGaN/GaN/蓝宝石材料,采用电子束蒸发的方法,用Au和Ti/Al分别作为肖特基接触和欧姆接触的电极,制备了AlGaN肖特基二极管,并对其工艺过程和器件特性进行了研究.I-V测试表明该AlGaN肖特基二极管具有明显的整流特性和较高的反向击穿电压(95 V),理想因子为1.93.经300℃1 min退火,该器件正、反向I-V特性都得到明显改善.采用变温I-V法对Au/AlGaN接触的肖特基势垒高度进行了标定,其势垒高度高达1.08 eV,更适合在高压、大电流条件下工作.     

一种改进ZVT-PWM变换器参数研究及仿真

ZVT-PWM变换器和其它的零电压开关型变换器相比具有明显的优势,但基本的ZVT变换器中辅助开关工作在硬开关状态,又带来了另一些的不足,主要是对电路中的开关器件增加了额外的电压或电流应力。通过在电路中采用了缓冲单元克服了上述缺点,使主开关和主二极管较准确地在零电压或零电流条件下开通或关断,而且不会额外增加开关器件(包括辅助开关和辅助二极管)的电压或电流应力,同时电路结构简单,易控制。     

阵列传感器在分析检测中的应用与发展

在分析检测中研究较多的阵列传感器主要有电荷耦合器件、电荷注入器件、光电倍增管和光电二极管阵列检测器.电荷耦合器件应用最广,适用于大多光谱仪器.电荷注入器件运行成本较高,应用范围受限.光电倍增管最适用于光电直读光谱仪.光极管阵列检测器则更多地用于液相色谱分析.随着传感器研究不断深入,有更多新技术应用于分子识别、物质结构分析等化学检测中.     

金刚石半导体器件的研究进展

金刚石因其优异的物理化学特性,被视为下一代电力电子器件的终极材料,金刚石半导体器件的制备受到了科研工作者的广泛关注。文章对金刚石基二极管、开关器件和边缘终止效应等方面的研究成果进行了概述。着重阐述了金刚石半导体器件的电学特性,尤其是,在500 ℃高温条件下得到高正向电流密度,阻断能力大于10 kV,并展现出长程稳定性的肖特基势垒二极管;在金属半导体场效应晶体管与金属氧化物半导体场效应晶体管上制得阻断电压超过2 kV的开关器件。同时,针对加工技术带来的表面缺陷,详细讨论了金刚石器件的表面终止技术和缺陷对器件性能的影响,并展望了金刚石半导体在肖特基势垒二极管及场效应晶体管等领域的应用前景。     

一种改进ZVT—PWM变换器参数研究及仿真

AVT－PWM变换器和其它的零电压开关型变换器相比具有明显的优势，但基本的ZVT变换器中辅助开关工作在硬开关状态，又带来了另一些的不足，主要是对电路中的开关器件增加了额外的电压或电流应力。通过在电路中采用了缓冲单元克服了上述缺点，使主开关和主二极管较准确地在零电压或零电流条件下开通或关断，而且不会额外增加开关器件（包括辅助开关和辅助二极管）的电压或电流应力，同时电路结构简单，易控制。     

异步电动机能耗制动控制实验所用整流二极管的保护

异步电动机能耗制动控制实验中，所用整流二极管经常损坏，笔者根据实验教学的经验，对原电路进行改进，利用电阻、电容、熔断管等器件对二极管加以保护，使这一问题彻底解决。     

酞菁铜薄膜光电晶体管的制备与特性

无机光敏器件难于做成大面积光电传感器,且其生产成本高、工艺复杂,而有机光敏器件多采用二极管或平面场效应三极管结构,导致光电流增益小或驱动电压较大.针对这些问题,提出一种新的器件结构.采用真空蒸镀和溅射的方法,制备了结构为氧化铟锡(ITO)/酞菁铜(Cu Pc)/铝(Al)/酞菁铜(Cu Pc)/铜(Cu)的有机光电晶体管.对器件的光电特性进行了测试分析,结果显示晶体管的I-V特性表现出显著的不饱和特性和光敏特性.当发射极集电极偏压为3 V时,器件无光照时电流放大系数为16.5,当625 nm光照射时的电流放大系数为266.2.     

基于10 Gbit/s应用长波长光电二极管

设计制作了一种基于10Gbit/s应用的正照平面结构的InGaAs/InPPIN高速光电二极管.该器件带宽达到19GHz,响应度>0.75A/W,暗电流<5nA,结电容<0.15pF.组件测试表明,器件适用于高速光通信及测量系统中对1310nm和1550nm波长光的探测.