- 唐盼盼;张峻铭;南敬昌;
具有N型缓冲层的超结横向双扩散金属-半导体场效应晶体管(SJ-LDMOS)结构能够有效抑制传统结构中存在的衬底辅助耗尽效应(SAD)。为进一步优化器件性能，提出了一种具有阶梯型掺杂缓冲层的双栅极SOI基SJ-LDMOS(DG SDB SJ-LDMOS)器件结构。该结构采用沟槽栅极与平面栅极相互结合的形式，在器件内形成两条电流传导路径，其一通过SJ结构中高掺杂的N型区传输，另一条则通过阶梯掺杂缓冲层传输，同时阶梯掺杂缓冲层可以进一步改善表面电场分布，提高器件的耐压。双导通路径提高了SJ层和阶梯掺杂缓冲层的正向电流均匀性，从而有效地降低了器件的导通电阻。仿真结果表明：所提出的器件结构可实现394 V的高击穿电压和10.11 mΩ·cm~2的极低比导通电阻，品质因数达到了15.35 MW/cm~2,与具有相同漂移区长度的SJ-LDMOS相比击穿电压提高了47%,比导通电阻降低了64.8%。
2024年05期 v.43;No.387 505-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K] [下载次数：311 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 王浩洁;马永翔;朱娟娟;何勉;刘东静;
针对功率器件IGBT模块在多场载荷作用下的焊层失效问题，设计并构建了IGBT模型，基于有限元仿真软件对IGBT模块进行热循环、随机振动以及热振耦合试验，并对三种载荷条件下失效位置的分布规律以及失效模式进行对比分析。结果表明，在热循环载荷条件下，应力集中在DBC焊接层下表面中心位置，最大应力值为226.84 MPa;在随机振动载荷条件下，应力集中在DBC焊接层下表面周边边角位置，最大应力值约为0.0023 MPa;在热振耦合条件下，应力集中在DBC焊接层上表面靠近中心及周边边角位置，最大应力值为377 MPa。热振耦合条件下的焊料层力学行为表现有所变化。研究结果对多种不同载荷下功率器件IGBT模块的响应特性分析提供参考，同时为模块结构的设计提供理论依据。
2024年05期 v.43;No.387 513-520页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K] [下载次数：487 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 林珊玲;卢杰;吴朝兴;林志贤;郭太良;
Micro-LED拥有出色的亮度、高发光效率、低能耗、高反应速度、超高解析度与色彩饱和度等优势，且具备自发光和感测能力，是一项十分理想的显示技术。传统的直流灰度调控方法不再适用于驱动单端载流子注入结构的交流型LED,本文根据单端注入型LED器件在不同频率、幅度、占空比以及交流驱动模式下的光电特性，提出一种基于人眼视觉特性的相对占空比混合式灰度调制方案。结果表明，正负方波驱动模式下的器件在相同电压和频率下表现出更强的发光亮度，并且器件随着驱动频率的增加，发光亮度逐渐提升。最后，结合人眼视觉特性，验证了发光器件在不同相对占空比、幅度、频率的混合式调制方法下实现了由2个灰度到8个灰度等级的提升，为未来新型发光器件灰度调制提供新思路。
2024年05期 v.43;No.387 521-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 关幼幼;陈海峰;郭天翔;陆芹;刘祥泰;
采用原子层沉积法(ALD)在氧化硅衬底上沉积厚度为60 nm的氧化镓(Ga_2O_3)薄膜，制备基于β-Ga_2O_3/NiO异质结结构的日盲光电探测器，研究器件的电极间距(d)、薄膜退火温度和欧姆退火温度对其光电性能的影响。研究结果显示，随着d从30μm缩短至10μm时，器件的光电流(I_(photo))、暗电流(I_(dark))、光响应度(R)、外部量子效率(EQE)和比探测率(D~*)增大，上升时间(τ_r)和下降时间(τ_d)缩短。随着薄膜退火温度从500℃升至900℃时，器件的I_(photo)、I_(dark)、R、 EQE和D~*增大，τ_r和τ_d缩短。随着欧姆退火温度从350℃升至550℃时，I_(photo)、I_(dark)、R和EQE增大，τ_r和τ_d缩短。研究表明器件的光电性能在d为10μm、薄膜退火温度为900℃且欧姆退火温度为550℃的条件下最优，在10 V偏压时对应的光暗电流比(PDCR)为1802.63,R为5.27×10~2 A/W,EQE为257587.76%,D~*为5.45×10~(13 )Jones。
2024年05期 v.43;No.387 528-537页 [查看摘要][在线阅读][下载 1193K] [下载次数：458 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈哲;张劲宇;赵晓辉;
为实现航空发动机热端部件健康监测，采用磁控溅射技术在GH4169高温合金基板上制备了一种耐高温的PtW薄膜应变计。该应变计由NiCrAlY过渡层、热氧化生成TGO层、YSZ/Al_2O_3复合绝缘层和PtW功能层构成。采用SEM和EDS分析了退火前后PtW薄膜的微结构。研究结果表明，退火后PtW薄膜晶粒长大，电阻率下降，W元素含量减少且在晶界处发生富集。通过悬臂梁施加应变，研究了退火前后PtW薄膜应变计在室温～600℃下的应变敏感性能。结果表明，其应变灵敏系数均随温度升高而逐渐降低，且退火后薄膜应变计的应变灵敏系数随温度变化更为显著。该PtW薄膜应变计应变测量量程超过1400με且重复性良好，在航空航天高温部件表面应变测试领域具有广阔的应用前景。
2024年05期 v.43;No.387 538-543+550页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 翟开勇;李慧斌;梁力勃;
目前，铝电解电容器通过电化学腐蚀发孔工艺来制造阳极铝箔，以获得高面密度的隧道孔，从而提升比表面积和比电容。然而，腐蚀发孔过程中出现严重的孔并和隧道孔分布不均匀的问题，严重限制了阳极铝箔的比电容提升。为解决该问题，通过在腐蚀发孔溶液中添加磷酸三甲酯(TMP)来调控隧道孔的形核位点。适宜浓度的TMP一方面能够降低腐蚀发孔溶液的表面张力，改善阳极铝箔和腐蚀发孔溶液的润湿性；另一方面，润湿性的改善直接导致铝箔表面均匀溶解的阻力降低，从而显著降低隧道孔形核的阻力，最终改善腐蚀铝箔的比表面积。通过形貌表征和统计分析发现，在添加质量分数1%TMP的腐蚀发孔溶液中，铝箔腐蚀发孔时的隧道孔分布均匀性得到了显著改善，相较于没有添加TMP的空白样品，比表面积提升了约50%。本项研究为制造高性能的阳极铝箔提供了一种新的思路和方法。
2024年05期 v.43;No.387 544-550页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K] [下载次数：141 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 付志航;李青松;吴宇峰;黄凯;毕科;
针对镍金属网在电磁屏蔽中的低吸收效能(SE_A)和较高反射(SE_R)问题，通过电沉积方法在镍金属网(NM)表面负载镍铁双氢氧化物(NiFe LDH)纳米片，旨在提升材料的以吸收为主的屏蔽性能。处理后材料的微观结构和电磁特性得到显著改善，尤其是在X波段内实现了优异的56 dB的SE_A和2 dB的SE_R。同时，NiFe LDH纳米片优化了介电常数、磁导率、衰减常数和阻抗匹配，证明其在电磁屏蔽领域的广泛应用前景，合成简单且成本效益高。
2024年05期 v.43;No.387 551-557页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王奥博;李屹;钟文金;胡星;凌志远;
针对目前PZT-4和PZT-5材料热释电性能缺乏系统研究的问题，采用固相烧结法制备了PZT-4和PZT-5材料，对所制备材料进行了SEM、XRD和介电温谱表征，应用静态和动态测量法相结合的方式，对所制备材料的热释电系数进行了研究，探究了正弦交变温度波振幅和频率对测试结果的影响，并对材料的热释电优值进行了计算。研究结果显示：在频率为16 mHz时，PZT-4和PZT-5材料分别于2.8 V和2.5 V获得了热释电系数的最大值；在电压为2.5 V时，PZT-4和PZT-5材料分别于24 mHz和40 mHz获得了热释电系数的最大值；两种材料的探测率优值均高于目前常用的PVDF材料。研究结果为PZT-4和PZT-5材料在热释电能量收集、非制冷红外焦平面器件等方面的潜在应用提供了定量化参考。
2024年05期 v.43;No.387 558-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K] [下载次数：213 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 魏诗蒙;王成江;袁小红;徐晓锐;
为改进单晶SnSe的热电性能，通过掺杂Cl, Br和I元素，基于第一性原理和分子动力学模拟计算了掺杂前后模型的态密度、Mulliken布居分析、声子速度和德拜温度等指标来分析材料热电性能的变化。研究结果表明，与本征SnSe相比，Cl, Br和I掺杂可以增大单晶SnSe的态密度峰值，减弱分子间作用力，降低声子速度和德拜温度，进而达到提升材料热电性能的效果，其中I元素显著提升了SnSe的电性能，Br元素能有效降低热导率并改善材料的热性能。在此基础上，进一步研究了3种掺杂元素提升材料热电性能的最优工作温度区间，结果表明，在400～500 K时掺杂Cl, Br和I能显著提升SnSe材料的电性能；在600 K时掺杂Cl和I能显著改善SnSe材料的热性能，在300 K时掺杂Br可显著降低SnSe材料的热导率。整体来看，在400 K时掺杂Cl, Br和I对提高单晶SnSe的热电性能效果更优。
2024年05期 v.43;No.387 565-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K] [下载次数：364 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 许海仙;曾祥勇;朱家旭;周泽安;张振文;汤文明;
基于190 mm×139 mm×0.635 mm的大尺寸AlN表面活性金属钎焊(AMB)覆铜板工艺制程，开展其界面显微组织、物相组成等的研究，确定钎焊界面结合机理，为制备大尺寸、低气孔、高剥离强度AlN-AMB覆铜板提供支持。结果表明，在大尺寸AlN-AMB覆铜板钎焊过程中，Ag-Cu-Ti合金钎料中的Ag-Cu合金与Cu箔扩散溶合，形成强的冶金结合界面。同时，钎料中的活性Ti原子向AlN基板表面扩散，并与其反应，生成厚度为0.5～1μm的TiN反应层，形成强的反应结合界面。此外，钎料熔体难以填充基板的AlN晶界和凹坑，其中的Ti原子也不与Y-Al-O第二相颗粒反应，导致AlN基板表面TiN反应层不连续分布，形成气孔，降低大尺寸AlN-AMB覆铜板的界面结合强度及可靠性。
2024年05期 v.43;No.387 573-577+584页 [查看摘要][在线阅读][下载 392K] [下载次数：179 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：6 ] - 冯事成;安然然;陈鹏;李莉;
为了提高涡致振动压电俘能器的能量收集效率和更好地适应接口电路负载变化，提出了一种增强型串联同步开关电感接口电路(ES-SSHI)。通过理论分析得到了接口电路能量收集效率的计算公式，然后利用Multisim电路仿真软件对增强型串联同步接口电路进行仿真分析，得到了接口电路输出功率随负载的变化曲线。最后实际搭建了涡致振动压电俘能器风洞测试装置和接口电路，对俘能器接口电路的实际采集功率进行测试和分析。结果表明ES-SSHI电路的理论功率为220μW,仿真最高输出功率为265.1μW,实验最高输出功率为98.2μW,输出功率相比目前比较流行的电路明显较高，同时负载适应性更强。
2024年05期 v.43;No.387 578-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 602K] [下载次数：199 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 刘远志;杨秀强;
对于微带线滤波器为代表的传输线滤波器设计，给定技术指标，如何快速准确地确定其拓扑结构和结构参数是其中的关键。由于分布参数效应，导致传输线滤波器设计比较困难。针对一种短路枝节加载微带传输线滤波器，深入研究了其物理机制，给出了解析设计方法。首先导出了滤波器的传输矩阵，接着通过cot变换关系对传输矩阵进行变换，最后将其与根据技术指标综合得到的理想传输矩阵进行比对，从而能够快速地确定滤波器的结构参数初始值。为了验证所述设计方法，设计了一个中心频率为3.0 GHz,绝对带宽为2.0 GHz,回波损耗小于-20 dB的三阶带通滤波器实例，并进行了加工测试。测试结果表明，理论、仿真和测试结果相吻合，验证了设计方法的有效性。
2024年05期 v.43;No.387 585-590页 [查看摘要][在线阅读][下载 378K] [下载次数：202 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王传云;樊启磊;夏婷婷;江晓锋;胡伟康;
为了更好地满足无线通信系统对多功能、多频段射频前端器件的要求，提出了一种基于阶梯阻抗谐振器的双频宽带滤波功率分配器。首先，使用单个T形谐振器实现双频滤波单元，同时采用阶梯阻抗技术引入了单独可调的高次模用于展宽双频功分器的高频通带带宽；其次，利用枝节加载技术实现额外谐振模式的引入，展宽了双频滤波功分器低频通带带宽；为了实现小型化设计，对部分微带线进行弯折，使得整个电路结构更加紧凑。此外，利用T形谐振器自身的滤波特性和在微带馈线上加载的开路枝节，在带外产生四个可控的传输零点，提高了通带外选择性；通过在微带馈线上加载扇形枝节和在输出端口引入隔离电阻，有效改善了滤波功分器的带内阻抗匹配效果和隔离度。为了进一步验证，对所提出的滤波功分器进行了加工和测试。该滤波功分器的中心频率为2.83 GHz和4.87 GHz,相对带宽分别为10.6%和11.7%,通带隔离度均大于14.5 dB。测试和仿真结果基本一致。
2024年05期 v.43;No.387 591-596页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K] [下载次数：249 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 伊浩然;华昌洲;俞意;王健;
为了满足未来无线通信系统对小型化、多频段、低损耗的需求，基于ATF-551M4晶体管，提出了一种新型的双频段滤波天线与低噪声放大器(LNA)一体化设计，并将其应用到WiFi6频段。通过在天线上引入寄生结构，使其具有更好的双频带通滤波性能。并在两个工作频段上分别设计出与LNA输入相匹配的阻抗，实现了无需阻抗匹配网络的滤波天线与电路直接连接。该设计可以有效地降低传统射频接收机前端中阻抗匹配网络带来的损耗，改善接收机噪声系数，提高接收机灵敏度，同时实现接收机的小型化多功能集成。实测结果显示，该一体化天线在WiFi6频段内■dB,低频段增益>20.9 dB,高频段增益>14.1 dB,具有比较显著的双频带通滤波特性。与传统级联设计相比，一体化天线不但具有更小的尺寸，而且噪声系数在工作频段内也显著减小。噪声系数最大降低了约0.5 dB,对应的灵敏度约提高17.5%。
2024年05期 v.43;No.387 597-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 665K] [下载次数：194 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 沈念一;秦雷;周三博;
设计了一款基于互补双极工艺的高带宽和低噪声全差分放大器，可实现全差分或单端转差分功能。提出了一种H型桥式输入结构，可实现高摆率、低失真；此外，放大器通过内部共模反馈环路将共模信号反馈到两个增益级，实现差分输出共模电平的调整，使高速全差分放大器特别适合于高速高精度模数转换器(ADC)输入信号的缓冲和放大。放大器内部跨导线性环为AB类输出级提供有效偏置，减小输出级失真的同时提供高动态范围。基于EDA工具进行了放大器电路和版图设计，后仿结果表明，在±5 V电源供电下，放大器-3 dB带宽达到366 MHz,压摆率大于1150 V/μs,输入电压噪声小于■,输入失调电压在±1 mV内。
2024年05期 v.43;No.387 603-611页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K] [下载次数：455 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 刘文林;宋玉琢;魏文菲;吕强;徐建;陈明祥;黄大勇;
提高晶体振荡器频率稳定度的首要手段是保持温度的稳定。基于热电制冷器具有的恒温特性，采用Chip-on-TEC方法，给出了一种高精度的晶体振荡器的设计方案。利用多物理仿真软件，针对商用的音叉型石英晶体，首次建立了32.768 kHz石英晶片的完整的有限元多物理场仿真模型。仿真结果表明，晶体的谐振频率与商用产品完全相同；基于TEC的晶体振荡器设计方案可以使得晶片温度变化低至0.008℃,对应的频率稳定度5.4×10~(-9)。考虑到高精度切型晶片材料的非易得性，所给出的方案为采用低精度切型晶片设计高精度的晶体振荡器提供了思路。
2024年05期 v.43;No.387 612-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 张涛;刘逸冬;刘劲;
为了提高DC-DC转换器的性能，提出了一种电压带隙基准。通过调节参数抵消掉两路电流的一阶温度项，得到了只具有常数项和高阶温度项的电流，从而在输出电阻上转化为电压补偿三极管的高阶温度项，进而使得带隙具有较低的温度系数。之后在输出端加上RC滤波器，使得高频段的电源抑制比得到提升。同时为了探索带隙在低功耗下的工作特性，几乎将所有MOS管置于亚阈值区，达到降低静态电流的效果。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺完成了电路的设计与仿真，结果表明，在1.8 V的电源电压下，带隙输出为1.256 V;在-40～140℃的变化范围内，温度系数为6.3×10~(-6)℃~(-1);通过增加RC滤波器，高频电源抑制比为-65 dB@10 MHz;而且整个带隙的静态电流仅有6.2μA。
2024年05期 v.43;No.387 617-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K] [下载次数：722 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 罗捷;邱宝军;张烨;蔡宇宏;夏江;周帅;陈海鑫;
气密封装器件的内部气氛含量分析中，设备本底材料放气率是影响分析准确性的重要因素。采用静态升压法，对5种真空设备主要材料在3种典型温度和抽气时间下的放气率进行了深入研究。研究表明，相同条件下304不锈钢、430不锈钢和钛材料的放气率均低于碳素钢和高纯铝，且同种材料在高温环境下的放气率随测试时间增加而增大。最后，基于材料成型等因素，建议选用304不锈钢和430不锈钢作为内部气氛含量分析的腔体环境使用材料，并给出了有效降低本底放气率的措施。
2024年05期 v.43;No.387 625-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] 下载本期数据