- 杨凯中;袁春;董文;傅邱云;
随着汽车尾气排放标准更加严格，NO_x传感器作为主要排放处理技术-选择性催化还原系统(SCR)的核心部件成为当下的研究热点。YSZ作为固体电解质的极限电流型传感器在监测精度和控制成本上有着显著作用。综述了近年极限电流型氧传感器和NO_x传感器的研究进展。介绍了传感器的历史发展、结构和工作机理。重点阐述了扩散层、电极层的材料选择和结构组成对传感器性能的影响。基于目前集成MEMS气体薄膜传感器的发展以及传感单元结构多腔耦合组合模型的不断完善，提出未来亟待解决的问题，预测可能的发展方向。
2024年01期 v.43;No.383 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K] [下载次数：338 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：6 ] - 孟兰;杨春卿;刘希臣;张冬至;
柔性应变传感器作为智能传感技术的核心，具有高柔韧性、高灵敏度、高稳定性等优势。柔性应变传感器与人工智能技术融合，可对人体生命活动所产生的信号进行全方位、多角度、多层次的数据采集，实现在医疗监护、人机交互和电子皮肤等领域的应用。综述了柔性应变传感器的类型，阐述了柔性应变传感器的传感机制以及不同微结构的传感器在检测范围、灵敏度和稳定性方面的优势，梳理了近十年来可穿戴柔性应变传感器的发展趋势和研究进展，就柔性应变传感器在人体运动检测、医疗监护、虚拟现实和电子皮肤领域的应用进行综述，总结了柔性应变传感器亟需解决的关键性问题以及未来发展的动向。
2024年01期 v.43;No.383 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K] [下载次数：2625 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：31 ] |[阅读次数：3 ] - 张茄林;王晓;
近年来基于纺织品的传感器因其出色的柔软性和透气性在传感领域受到广泛关注，而MXene凭借其卓越的导电性、生物相容性和机械性能，成为柔性传感器的理想选择。然而，基于MXene的柔性织物传感器大多制备过程复杂。研究采用简便高效的抽滤技术，制备了MXene复合棉织物，探究MXene粒度对复合棉织物形貌、导电性、耐洗性、透气性和拉伸性的影响。研究结果表明，通过粒度梯度分层负载的方式，可以显著提升复合棉织物的整体性能。此外，探究了不同MXene浓度对压力传感器灵敏度的影响。当浓度为0.4 mg/mL时，传感器在宽传感范围(0～160 kPa)展现出高灵敏度(64.95 kPa~(-1))、快速响应和恢复时间(127 ms/165 ms)、低检测限(10.8 Pa)和良好的耐用性能(1000次循环)。该传感器不仅可用于人体运动监测，还可作为高效的独立加热器使用，为功能性监测和医疗诊断应用提供了研究参考。
2024年01期 v.43;No.383 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 郭常波;张鹏;张龙;黄梁松;李玉霞;张坤;
提出了一种使用空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器，通过倒模的方法制备PDMS和BaTiO_3复合材料的空心微柱介电层，通过在PET薄膜上丝网印刷导电银浆制作为阵列式电极。实验表明，该传感器在压力范围为0～5 kPa, 5～50 kPa和50～200 kPa时的灵敏度分别为0.498,0.026和0.008 kPa~(-1),最小检测压力可达35 Pa,在1000次重复压力实验中表现稳定，且具有快速的响应速度(约134 ms)。该传感器制备方法简单高效，制作成本低且便于大规模制备，同时该传感器在准确性、稳定性、灵活性等方面都有优秀的表现，可被应用于可穿戴电子设备和智能机器人等领域。
2024年01期 v.43;No.383 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 884K] [下载次数：376 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：3 ] - 宋月;刘清惓;黄晓君;张靖佳;杨杰;
太阳辐射误差是30～60 km高度的临近空间火箭探空仪观测误差的主要来源。为了降低太阳辐射误差，设计了一种圆环状的镀银铝板防辐射罩。首先，使用计算流体动力学(CFD)计算出无防辐射罩的探头和有防辐射罩的探头在不同的海拔高度、气流速度、太阳高度角下的太阳辐射误差，并且进行数据对比分析。之后，利用支持向量机(SVM)算法训练出仿真结果并且得到相应的预测模型，可以得出预测值与仿真值之间的均方根是0.036 K,预测值与仿真值之间差值的绝对值在0.08 K以内。最后，使用低气压风洞和太阳模拟器作为实验平台模拟出高空环境，将实验结果与算法预测结果进行对比。得出实验值与预测值平均测量误差为0.096 K,均方根误差为0.097 K。
2024年01期 v.43;No.383 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 562K] [下载次数：247 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ]
- 梁堃;王月兴;何志刚;赵伟;
针对TSV(Through Silicon Via,硅通孔)热机械可靠性较差且其结构特性变化对电学性能影响情况不明的问题，基于一种TSV阵列叉指电极对样品开展了-55～125℃的温度循环试验，测试了温循后阵列电极的电学性能与边界绝缘性能变化，跟踪测试了TSV铜柱的几何尺寸变化，对比分析了试验前后TSV结构的形貌和晶格特性等衍化规律。结果表明，温度循环载荷导致了TSV-Cu晶粒向上生长、铜柱体积变大、微观结构缺陷产生以及电学性能退化；此外，还定量地构建了晶格特性变化对TSV阵列电极电学性能影响的关系架构，具有一定的工程意义。
2024年01期 v.43;No.383 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 771K] [下载次数：151 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 徐大为;彭宏伟;秦鹏啸;王青松;董海南;
H型栅NMOS器件因其强抗辐照和低功耗等优势已逐渐成为PDSOI电路设计中的核心器件。但H型栅NMOS器件的I_(ds)-V_(ds)曲线会在漏极电压较高时发生明显的翘曲现象，称为Kink效应。该效应严重影响一定工作条件下的电路性能和稳定性。为此，依据实测和TCAD仿真数据，分析了H型栅NMOS器件发生Kink效应的机理，并且基于0.15μm SOI工艺，进一步量化分析了顶层硅膜厚度、阱浓度、栅尺寸、温度以及总剂量辐照等方面对Kink效应的影响。最终结果表明，高漏极电压下NMOS器件体区积累大量空穴导致寄生NPN三极管开启，从而引发了Kink效应。本工作完善了H型栅NMOS器件Kink效应的研究，为PDSOI电路设计中抑制Kink效应提供了有益的参考。
2024年01期 v.43;No.383 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 672K] [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 高兰艳;冯全源;
绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)器件的最重要参数之一是击穿电压(Breakdown Voltage, BV),影响IGBT器件BV的因素包括：平面工艺PN结扩散终端、界面电荷、杂质在Si、SiO_2中具有不同分凝系数等。其中影响IGBT器件耐压能力的重要因素是芯片终端结构的设计，终端区耗尽层边界的曲率半径制约了BV的提升，为了能够减少曲率效应和增大BV,可以采取边缘终端技术。通过Sentaurus TCAD计算机仿真软件，采取横向变掺杂(Variable Lateral Doping, VLD)技术，设计了一款650 V IGBT功率器件终端，在VLD区域利用掩膜技术刻蚀掉一定的硅，形成浅凹陷结构。仿真结果表明，这一结构实现了897 V的耐压，终端长度为256μm,与同等耐压水平的场限环终端结构相比，终端长度减小了19.42%,且最大表面电场强度为1.73×10~(5 ) V/cm,小于硅的临界击穿电场强度(2.5×10~(5 ) V/cm);能在极大降低芯片面积的同时提高BV,并且提升了器件主结的耐压能力。此外，工艺步骤无增加，与传统器件制造工艺相兼容。
2024年01期 v.43;No.383 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K] [下载次数：307 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 肖蝶;冯全源;
为了减少浮空P区IGBT结构的栅极空穴积累，改善结构的电磁干扰(EMI)噪声问题，从而提高结构电磁干扰噪声与开启损耗(E_(on))之间的折中关系，研究提出了一种具有多晶硅阻挡层的FD-IGBT结构。新结构在传统结构的浮空P区上方引入一块多晶硅阻挡层，阻挡层接栅极，形成与N型漂移区的电势差。新结构在器件开启过程中，多晶硅阻挡层下方会积累空穴，导致栅极附近积累的空穴数量减少，从而降低浮空P区对栅极的反向充电电流。通过TCAD软件仿真结果表明，相比于传统FD-IGBT,新结构开启瞬态的过冲电流(I_(CE))和过冲电压(V_(GE))的峰值分别下降26.5%和8.6%,且在栅极电阻(R_g)增加时有更好的电流电压可控性；相同开启损耗下，新结构的dI_(CE)/dt、dV_(CE)/dt和dV_(KA)/dt最大值分别降低26.5%,15.1%和26.1%。
2024年01期 v.43;No.383 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K] [下载次数：143 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 张帅;郭瑜;傅肃磊;李百川;王为标;
射频滤波器是移动通信中信号传输频率选择、噪声滤除干扰的不可或缺的关键器件。压电薄膜多层衬底结构的声表面波滤波器因具有高矩形度、低损耗等优点在近年来被广泛应用，但其谐振器固有的横向模式会极大影响滤波器性能。为此提出了一种新型的波浪加权式叉指设计的声表面波谐振器，该谐振器通过使用正弦函数作为交叠长度加权包络曲线，能够在不恶化谐振器性能的前提下有效抑制谐振器中的横向模式。将波浪加权式叉指设计的谐振器按照梯形拓扑结构级联，设计并制备了一款尺寸为1.1 mm×0.9 mm×0.55 mm的高性能滤波器。该滤波器中心频率为2.593 GHz,相对带宽为8.8%,插入损耗为0.52 dB。实物测试结果与仿真基本一致。
2024年01期 v.43;No.383 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K] [下载次数：238 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：2 ] - 何鲁晋;刘林杰;赵祖军;乔志壮;
基于滤波器技术指标，综合分析低温共烧多层陶瓷(LTCC)滤波器中集总、分布两种设计方案的优劣势，提出了一种集总元件和分布元件结合的电路，即两端电路采用集总元件，中间电路采用分布元件，并在建模中优化了元件特性。经过三维电磁软件仿真与工艺加工制作，发现该集总元件和分布元件结合的设计实现了L波段11%相对带宽下插入损耗3 dB以内，回波损耗20 dB以上，近端抑制60 dB以上，远端至X波段无明显寄生通带。测试结果、电路仿真结果和电磁场仿真结果一致性良好。
2024年01期 v.43;No.383 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K] [下载次数：317 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 李俊杰;王鉴;韩星程;韩焱;
针对大型复合构件状态动态变化过程和多谱成像检测的需求，提出了一种无增益调节的宽带大动态范围超声放大电路的设计方法，设计了一种带宽为10 kHz～1.25 MHz,增益大于120 dB的无增益调节的超声信号放大电路。该电路采用多级放大器对信号进行分级放大，分割门限控制和信号状态识别与记录，最后通过数据合成实现了超声发射信号、回波信号全信号大动态、宽频带范围超声的放大。仿真实验表明，该电路可满足大型复合构件状态变化中信号的放大和多谱成像检测需求，其电路设计方法也可应用于其他如冲击波测试、声学测量等领域。
2024年01期 v.43;No.383 86-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K] [下载次数：181 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 周晓伟;吴秀山;孙坚;徐霖;
为了抑制薄膜体声波谐振器(FBAR)的寄生谐振同时满足5G通信的高频需求，基于Comsol Multiphysics仿真软件建立薄膜体声波谐振器的二维和三维有限元模型，研究了压电材料、电极横向尺寸和电极形状对寄生谐振的影响，并讨论了电极框架结构对FBAR并联谐振频率(f_p)处的品质因数(Q_p)的影响。基于分析，提出并设计了一种双阶梯电极框架结构的FBAR,该结构的FBAR以AlN为压电材料，电极形状为五边形，中心频率为3.504 GHz,串联谐振频率为3.467 GHz,并联谐振频率为3.541 GHz,Q_p为1591。Q_p与未优化的FBAR相比提高了19.2%,实现了对寄生谐振的有效抑制。
2024年01期 v.43;No.383 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K] [下载次数：212 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李长江;刘运林;钟选明;
针对低剖面定向圆极化天线结构复杂、带宽较窄等问题，设计了一款基于类同轴波导的紧凑型宽带定向圆极化天线。该天线于波导上表面印制螺旋缝隙，波导内端口处使用同轴接口馈电。天线端口反射系数性能可通过合理地调节波导内外导体尺寸进行优化，避免了馈电网络的使用，天线结构得到简化。另外，天线无需借助反射地板可直接实现定向辐射性能，使剖面尺寸降低至0.1λ(λ为自由空间中最低频点波长),并由于同轴波导的宽带通性实现57%(2.7～4.85 GHz)的有效带宽。运用介质集成波导技术制作该结构天线，并进行仿真和测试，两者结果吻合良好，证明此种设计方法的有效性。与其他定向圆极化天线相比，该天线整体结构紧凑、设计简单、避免了复杂的馈电网络，且具有较宽的有效带宽。
2024年01期 v.43;No.383 104-109+114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1100K] [下载次数：553 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 李晗;逯景桐;张帅;许建春;毕科;
通信技术快速发展，对高速、大容量通信需求迫切。然而，传统频谱资源受限，难以满足需求，毫米波天线备受瞩目。本研究旨在改善传统微带贴片天线的带宽和增益问题。通过加载超表面结构和加强层间耦合的方法，设计了24～50 GHz宽带毫米波超表面天线。该天线采用层压方式将超表面加载在介质层中，通过仿真分析了超表面参数对天线带宽的影响，从而确定最佳天线结构尺寸，并进行了天线的制作和性能测试。仿真和实测结果表明，该天线能够实现24～50 GHz的宽带，相比传统贴片天线，其带宽增加了52.23%,并具有良好的辐射特性和增益性能。该宽带毫米波超表面天线在宽频段通信、5G通信等领域具备广阔的应用前景。
2024年01期 v.43;No.383 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K] [下载次数：285 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李国金;朱佳辉;
设计了一款可用于WLAN的双频MIMO天线。天线的正面为L型单极子，背面为金属接地板。通过在接地板上加载耦合枝节使天线具有双频特性。同时，为了天线的小型化，对耦合枝节进行了弯折处理，减小天线尺寸。在两个天线单元之间加载T型寄生枝节和刻蚀矩形缝隙来提高天线的隔离度。使用电磁仿真软件和矢量网络分析仪对天线进行仿真和实测，结果表明：天线的工作频段为2.4～2.55 GHz和5.1～6.3 GHz,覆盖了WLAN的频段，同时在低频段内隔离度高于19 dB,高频段内隔离度高于25 dB。此外，天线的包络相关系数小于0.01且具有全向辐射特性。天线整体性能较好，可以满足WLAN的需求。
2024年01期 v.43;No.383 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1061K] [下载次数：409 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：5 ] - 王彪;赵建华;刘一澎;杨杰;严继康;
研究了添加Cu_6Sn_5纳米颗粒对SAC3005焊料焊点金属间化合物的形貌和性能的影响。采用湿化学法制备Cu_6Sn_5纳米颗粒，将Cu_6Sn_5纳米颗粒添加到SAC3005焊料中，经回流焊后，制备SAC3005-xCu_6Sn_5(x=0%,0.12%,0.18%,质量分数)复合焊点。采用金相显微镜对焊点的横断面进行观察，对焊点的横断面金属间化合物(IMCs)进行测量。采用ANSYS有限元软件对界面IMCs模型进行模拟，分析印刷电路板(PCB板)焊点失效机理。结果表明：添加Cu_6Sn_5纳米颗粒改性SAC3005/Cu焊点后的IMCs层厚度变薄。Cu_6Sn_5纳米颗粒的加入抑制了回流焊接过程中IMCs的生长，提高了焊点的可靠性。Cu_6Sn_5纳米颗粒的添加阻碍了Sn原子和Cu原子在界面处的扩散，抑制了Cu_6Sn_5 IMCs的生长。添加质量分数为0.12%的Cu_6Sn_5纳米颗粒时抑制效果最好。焊点界面Cu_6Sn_5层和Cu_3Sn层是应力应变集中的地方，焊点交界处为焊点服役过程中的薄弱环节。
2024年01期 v.43;No.383 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 910K] [下载次数：302 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：3 ] 下载本期数据