固态等离子体天线阵元S-PIN二极管仿真

本文介绍固态等离子体器件S-PIN二极管的仿真。在半导体理论的基础上建立S-PIN二极管的物理模型,利用软件对S-PIN二极管结构进行仿真计算,研究固态等离子体载流子浓度、载流子迁移率等参数性质,计算出二极管导通状态下的电导率。对二极管结构进行优化设计,使二极管导通情况下载流子浓度能够达到1018 cm-3,导电性能类似金属。这种高密度载流子聚集的现象被称为固态等离子体现象。仿真设计并排级联的S-PIN二极管阵列,得到类似金属导电性的连续固态等离子体区域,能够取代金属材料制备射频微波天线。     

基于S-PIN二极管的频率可重构缝隙芯片天线研究

为了实现高度集成化的片上可重构天线系统,利用硅基固态等离子体表面PIN(S-PIN)二极管技术,设计了一种C—Ku波段频率可重构的领结型缝隙芯片天线。文中讨论了利用S-PIN二极管作为芯片天线频率可重构部件的设计标准,并对S-PIN二极管的结构参数进行了分析。通过控制S-PIN二极管的截止/导通状态,提出的缝隙芯片天线可以实现从6.7 GHz到17.97 GHz的工作频率可重构,增益分别为4.63 dBi和3.4 dBi。在实际的流片和测试过程中发现,文中研制的S-PIN二极管具有良好的伏安特性。此外,固态等离子体天线工作在C波段和Ku波段时的实际中心工作频点分别位于6.6 GHz和17.9 GHz,与仿真结果相比具有良好的一致性,验证了S-PIN二极管在制造频率可重构芯片天线方面的潜力。     

基于S-PIN二极管的频率可重构天线设计

基于固态等离子体表面P-I-N(S-PIN)二极管设计了一款可重构天线,该天线用多个S-PIN单元代替金属作为辐射器。在一种激励模式下,天线作为单极子天线辐射;在另一种激励模式下,天线作为偶极子天线进行辐射。天线实现了X波段到Ka波段的频率可重构,即在X波段和Ka波段分别有2个工作频点,2个频段均有广泛用途,可适用于一些要求宽频带范围内频率可重构的场合。     

应用于硅基等离子天线的横向PIN二极管的研究

介绍了横向PIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,用一维理论分析了载流子大注入情况下横向PIN二极管本征区载流子浓度分布.对横向PIN二极管进行了物理建模,仿真分析了本征区长度、二氧化硅埋层、电极长度、结区掺杂浓度及表面电荷对横向PIN二极管本征区载流子浓度的影响,总结了横向PIN二极管的一般设计规则.     

一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管

碳化硅(SiC)PiN二极管是应用在高压大功率整流领域中的一种重要的功率二极管。受SiC外延材料的载流子寿命限制以及常规SiC PiN二极管较低的阳极注入效率的影响,SiC PiN二极管的正向导通性能较差,这极大限制了其在高压大电流领域的应用。文章提出了一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管,较常规SiC PiN二极管增强了阳极区的少子注入效率,降低了器件的导通电阻,增大了正向电流。仿真结果表明,当正向偏压为5 V时,引入P型埋层的SiC PiN二极管的正向电流密度比常规SiC PiN二极管提升了52.8%。     

应用于硅基等离子天线的LPIN二极管的自加热效应

介绍了LPIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,从理论上分析了LPIN二极管自加热效应及其对本征区载流子浓度的影响.仿真分析了不同SOI埋层材料对LPIN二极管本征区载流子浓度的影响.仿真结果显示,LPIN二极管的自加热效应会降低其本征区载流子浓度,通过改变埋层的材料,增加埋层的热导率,可以减弱自加热效应,从而增加本征区载流子浓度,提高硅基等离子天线效率.     

MPS二极管的少子特性仿真

混合pin/肖特基(MPS)二极管是广泛应用于电子电路中的快恢复功率器件,具有高击穿电压、快速开关和正向电流大等特性。对MPS二极管漂移区的少数载流子的特性进行了仿真分析。仿真结果表明,MPS二极管的p^+区向漂移区注入的少数载流子浓度随外加正向电压和pn结面积占元胞总面积比例的增大而增大。虽然漂移区的少数载流子改变了MPS二极管的工作模式,增大了电流,但是存储在漂移区的少数载流子增大了反向峰值电流和恢复时间,进而增大了功耗并降低了关断速度。折中考虑正向电流和反向恢复特性,可获得具有正向电流大、反向峰值电流小和反向恢复时间短的MPS二极管。     

MLD结构快恢复二极管trr-T特性的理论分析

对少数载流子寿命横向非均匀分布(minority-carrier life time lateral non-uniform distribution,MLD)结构的快恢复二极管进行了理论研究.首先利用MLD二极管n型基区内部少数载流子在横向上的分布形态,给出了MLD结构提高快恢复二极管的反恢时间-温度(trr-T)稳定性的一个定性解释,然后利用"平均寿命"对MLD二极管的trr-T特性进行了讨论.模拟结果证明了理论分析的正确性.     

MLD结构快恢复二极管trr-T特性的理论分析

对少数载流子寿命横向非均匀分布（minority-carrier life time lateral non-uniform distribution，MLD）结构的快恢复二极管进行了理论研究．首先利用MLD二极管n型基区内部少数载流子在横向上的分布形态，给出了MLD结构提高快恢复二极管的反恢时间温度（trr-T）稳定性的一个定性解释，然后利用“平均寿命”对MLD二极管的trr-T特性进行了讨论．模拟结果证明了理论分析的正确性．     

SiGeC异质结功率二极管通态特性研究

研究了一种大功率低功耗p+(SiGeC)-n--n+异质结二极管结构,分析了Ge、C含量对器件正向通态特性的影响。结果表明:与常规的Si p-i-n二极管相比,在正向电流密度不超过1000 A/cm2情况下,p+(SiGeC)-n--n+二极管的正向压降有明显的降低。当电流密度为10 A/cm2时,Si p-i-n二极管的压降为0.655 V,而SiGeC异质结二极管的压降只有0.525 V,大大降低了器件的通态功耗。在相同正向电流密度的条件下,SiGeC异质结二极管在n-区存储的载流子比Si二极管的减少了1个数量级以上,这导致前者的关断时间远小于后者。     

基于复合左右手传输线的小型化频率可重构天线

提出了一种基于π型复合左右手传输线的非谐振型小型化频率可重构天线。该天线的双螺旋结构和叉指结构提供左手电容和右手电感,结合通孔技术提供左手电感,并采用PIN二极管,通过控制二极管的开关控制工作频率的改变。当二极管导通时,中心频点为2.35 GHz和4.05 GHz,当PIN二极管断开时,中心频点为2.39 GHz、3.48 GHz、4.04 GHz和5.81 GHz。仿真和实物测试结果表明,所设计的天线工作频段覆盖WiMAX和WLAN频段,且实现全向辐射。该天线有尺寸小、频带宽、结构简单等优点,具有广泛的应用价值。     

多功能有源频率选择表面

基于开关型有源频率选择表面(AFSS)的波束可重构天线,通过电感性金属网栅表面平行和垂直两个方向周期嵌入PIN二极管电控微波开关,得到了一种多功能AFSS设计结构,该结构不仅能够实现通带开关功能,而且还能够实现极化分离功能。采用等效电路模型进行分析,并利用谱域法给出了每组PIN管不同偏置情况的FSS频率响应特性,结果表明:当两组二极管同时导通可在TE、TM极化时实现大于8GHz频段的全透射高通滤波功能,当两组二极管同时截止可在TE、TM极化时实现9.3GHz频点的全反射带阻滤波,而仅一组导通时在9.3GHz具有TE、TM极化分离器的功能。该结构可方便地调整偏置电压控制二极管通断,为复杂电磁环境...     

3300V逆导型IGBT器件仿真

基于现有仿真平台,设计一款3 300V/50A逆导型绝缘栅双极晶体管器件(逆导型IGBT或RC-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞设计中采用载流子增强技术(EP),元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低IGBT工作模式下的饱和压降。采用二维数值仿真研究了器件结构及结构参数对器件性能的影响,通过结构参数拉偏,折衷优化IGBT与内集成二极管的性能参数,仿真得到的3 300V/50A逆导型IGBT器件饱和压降为3.4V,二极管导通压降为2.3V,阈值电压为5.6V,击穿电压为4 480V,与相同电压等级的分立IGBT器件和二极管性能相当。     

电子线路学习方法(九) 第四讲 二极管电路分析方法(上)

<正> 一、二极管电路等效理解方法分析二极管电路时也需要进行等效理解,当二极管导通和截止时,都可以等效成一个电阻,这样对二极管电路工作原理的理解比较方便。1.二极管导通时等效理解方法二极管导通时,为了电路分析的方便,将二极管等效成一只阻值很小的电阻,如图1所示,有时可以将导通的二极     

高效率和低EMI二极管

Qspeed二极管采用独特的硅基工艺,兼具一个极低的反向恢复电荷（Qrr）和一个极软恢复波形。这些先进特性能够帮助设计师优化其电源转换电路的效率和EMI性能。Qspeed二极管非常适用干连续导通模式（CCM）升压式功率因数校正（PFC）电路,并在硬开关应用中用作输出二极管。     

整流天线中微波二极管的大信号整流特性研究

本文首次给出了一种可以直接测量微波二极管大信号特性的试验装置，利用此装置可直接测得二极管大信号S参数，进而可由软件仿真优化出二极管大信号的等效电路模型参数。本文对HSMS8202二极管10GHz时的大信号S参数进行了测量，并对其RF-DC的转换效率进行了研究，利用测得的大信号输入阻抗，设计了一个匹配电路，最终在9．75GHz，90mW输入功率和直流负载为200Ω下得到了70％的转换效率。此测量方法可广泛适用于一般固态器件大信号的特性测量。     

同面电极砷化镓光导开关的导通特性

砷化镓光导开关(GaAs PCSS)作为固态脉冲功率器件，具有可承载高电压、超快速导通、在高重复频率下稳定工作等特点。基于多雪崩电离畴理论，建立了同面电极GaAs PCSS的二维数值计算模型，分析了GaAs PCSS的瞬态导通特性和延迟击穿特性。仿真结果表明，载流子浓度的增加与雪崩电离畴的形成和演化之间存在正反馈环路，促使GaAs PCSS超快速导通；雪崩电离畴的形成和演化会影响PCSS的延迟击穿特性。偏置电压、光照强度、PCSS长度和触发位置均会影响PCSS的延迟时间和导通时间。该结论对GaAs PCSS设计及开展相关实验研究具有参考意义。     

混合P-i-N和异质结二极管的设计与仿真

设计了一个混合P-i-N和多晶硅/4H-SiC异质结的二极管结构(MPH diode)。当正向偏置时,异质结区在低电压下开启,随着正偏电压的不断加大,P~+4H-SiC区域注入少数载流子到漂移区,在异质结下就会有明显的电导调制效应。异质结部分的正向传导增强,即使在高电流密度时,大多数的电流运输也会通过异质结区,这样会使得正向压降和储存电荷之间有一个很好的折衷。当反向偏置时,沟槽MOS结构形成夹断,从而使器件有低漏电流密度和高阻断电压。采用仿真工具Silvaco TCAD来研究MPH二极管的电学特性。结果表明,MPH二极管有低正向开启电压(0.8V),而且当正向电压大于2.7V时,P-i-N区域导通,正向电流密度快速增大。与MPS二极管相比,MPH二极管同样可以工作在高压状态下(2 332V),并且有较小的反向漏电流和较好的反向恢复特性。     

PIN开关速度仿真

高速PIN开关在通信、雷达和电子对抗系统中有着广泛的应用,然而在设计PIN开关电路时却不能通过仿真准确地得出其开关速度。提出一种新的PIN管开关速度的仿真方法,根据PIN二极管开关导通与关断时刻内部各个PIN管的状态作为判定依据,可以准确仿真计算开关的导通与截止时间。采用Strllo提出的PIN管瞬态模型进行仿真,计算结果与实际测试结果相符。该方法可准确地仿真PIN开关速度,也可以用于其他半导体控制电路的开关时间仿真。     

4H-SiC PIN二极管的正向特性计算模型

提出了一种基于双极性扩散方程的PIN二极管的一维物理计算模型。该模型主要针对PIN二极管的正向温度特性研究,考虑了载流子扩散系数、载流子迁移率、禁带变窄效应、载流子寿命随温度变化的影响。介绍了双极性扩散方程的傅里叶级数解,利用方程的傅里叶级数解推导得到一组微分方程,并采用迭代法求解。利用该模型计算分析了4H-SiC PIN二极管在298～498 K温度下的正向电学特性,分析了PIN二极管的PN结处的电子电流和空穴电流的分布,结合SILVACO-TCAD仿真软件,设计了一种器件结构,仿真结果与计算模型基本吻合。最后结合实验数据验证了模型的准确性。