漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理

针对典型GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)低噪声放大器,利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型,考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应,分析了由漏极注入高功率微波(HPM)情况下器件内部的瞬态响应,通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化,研究了其损伤效应与机理。研究结果表明,当漏极注入幅值17.5V、频率为14.9GHz的微波信号后,峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性"增加—减小—增加"的规律。在正半周期降温,在负半周期升温,总体呈上升趋势,正半周电场峰值主要出现在漏极,负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧,端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应,栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位,严重影响了器件的可靠性,而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后,对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析,表明仿真与试验结果基本相符。     

基于HEMT的单片微波集成放大器设计

 介绍了S波段单级单片微波集成放大器的设计方法,电路核心为高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT).针对在该波段高电子迁移率晶体管稳定性较差、噪声性能优秀的特点设计电路拓扑,在HEMT的输入端并联一个200Ω电阻,用HP-EESOF公司的Libra2.1软件进行了小信号电路仿真与设计.仿真结果表明设计的放大器是绝对稳定的,在2~3GHz频带内增益为14.2dB,纹波小于0.4dB,噪声系数约2.7dB,满足实用要求.     

利用真空电子隧道效应制造高灵敏度加速度计

近几十年来,电子隧道器件一直用于电磁辐射信号检测、微波信号源数字开关等方面。介绍了隧道传感器的原理、概念以及利用隧道效应原理制造的加速度计,并给出了实验结果。     

宽带微波电场量子化计量技术研究

随着国际单位制7个基本单位已由基本物理常数定义,计量单位进入了量子化时代。基于里德堡原子干涉效应的微波电场测量技术,依托里德堡原子的稳定性、可复现性等特点,可实现对微波电场的高灵敏度、低不确定度测量,将微波场强幅值直接溯源至时间频率单位,实现场强参数溯源链路的扁平化。文章利用室温铯原子蒸汽室作为探头,采用AT分裂方案和外差法方案,实现了微波频率范围(1~40) GHz,场强幅度范围5 mV/m~10 V/m的微波电场精确测量。本工作在计量、雷达、太赫兹通信、电磁信号监测等领域有广泛的应用前景。     

CRRES卫星内部充电的模拟计算与验证

基于Geant 4软件建立一种用于计算航天器内部充电所产生电场的方法.分析载有IDM仪器的CRRES卫星当时所处的空间电子环境,使用该方法进行内部充电模拟,并将模拟结果与IDM仪器所测得的放电脉冲数据进行对比,不仅验证了该方法的有效性,更重要的是深入认识了引起航天器内部充电的空间环境特征以及材料特性对充放电效应的影响.介质内最大电场的模拟计算结果与CRRES卫星实际观测到的放电现象吻合;在材料的各项参数中,与辐射感应电导率有关的kp系数对稳态电场有很大影响,为了定量研究内部充电效应,需要在实验室精确地测定kp系数;材料的暗电导率、密度以及材料的分子构成等也与内部充电效应有关,对这些参数细致地研究有助于对内部充电效应的认识.      

电离辐照诱发面阵电荷耦合器暗信号增大试验

针对电荷耦合器件(CCD)在空间轨道环境中应用时易受到辐射损伤的影响,对面阵CCD的电离辐照损伤效应问题进行了试验研究.首先,通过开展面阵CCD60 Co γ射线电离辐照效应试验,在暗场条件下测试了面阵CCD辐照后输出信号随积分时间的变化,并拟合计算出暗信号斜率.然后,对比分析了不同偏置条件下辐照后暗信号退化的试验规律;分析了不同偏置条件下辐照后暗信号的退火恢复情况;分析了不同积分时间、不同总剂量下的暗信号不均匀性的变化规律.最后,阐述了电离辐照损伤诱发面阵CCD暗信号增大的物理机制.结果表明:面阵CCD对电离辐照损伤很敏感,在进行航天器成像系统设计时,要充分考虑CCD受电离辐照损伤带来的影响.     

磁层电场仪前端信号处理电路研究

针对磁层稀薄等离子体环境中的电场测量,设计了一种电场仪前端信号处理电路方案.双探针电场仪通过向等离子体输出驱动电流,测量两探针间的电位差,从而测量空间电场的探测仪器.在磁层稀薄等离子体环境下,等离子体阻抗较高,电场仪探针将工作在较高的工作电压上.若探针电压接近或超过电路耐压值,则可能会影响探测结果,甚至损坏电场仪.本文结合低偏置电流的电压跟随方案和反馈悬浮电源控制方案,解决了稀薄等离子体环境中电场测量的弱电流采样和高动态电位处理问题,并采用低噪声元件和特殊电路设计,控制电路噪声.测试结果显示,本方案可使探针适应±100V的悬浮电位,实现150kHz带宽的电场信号测量,且噪声小于14nV·mHz-1/2,满足目前空间电场仪测量精度需求.      

中低纬电离层不同季节地磁暴响应的事例分析

利用中国中低纬台站漠河（53.5°N,122.3°E）、北京（40.3°N,116.2°E）、武汉（30.5°N,114.2°E）和三亚（18.3°N,109.6°E）的电离层观测数据,对比分析了4个台站电离层参数在2015年不同季节4个地磁扰动事件期间的变化特征.结果表明,4个磁暴事件期间电离层的响应特征并不完全一致,有着明显的季节特征,春季、夏季和秋季电离层以负相扰动为主,冬季以正相扰动为主.分析发现,中性成分O/N₂的降低与电离层负相扰动有关,但三亚地区的负相扰动还与扰动发电机电场相关.正相扰动的机制在不同事件中并不相同,穿透电场可能是引起春季磁暴事件期间电离层短时正暴效应的原因,而冬季长时间的正暴效应则是扰动电场和中性风共同作用的结果.      

一种小体积低功耗微波倍频电路

针对微型相干布居囚禁（CPT）原子频标开展了小型、低功耗微波电路的研究,借助于ADS仿真,设计并实现了一种利用微带线传输微波,以阶跃恢复二极管作为非线性器件的小体积、低功耗微波倍频电路,电路面积为20mm×10mm、功耗小于10mW。测试结果表明：当输入功率为6dBm、频率为569.5MHz的信号时,获得了所需要的频率为3417MHz、功率为-9dBm的微波输出,满足CPT原子频标对微波信号的需求。     

航天器介质深层充电模拟研究

针对航天器介质深层充电问题,提出了一种基于蒙特卡罗模拟和充电动力学RIC模型的介质电荷分布及电场预估新方法,利用地面试验验证了其正确性.航天器介质平板充电过程被简化为屏蔽铝板与分层介质组成的Geant 4模型,通过统计方法计算出了实际入射束流下Teflon介质内的注入电流密度和剂量率分布曲线,利用RIC模型获得了背面接地时介质中的电荷密度和电场分布,利用脉冲电声法(PEA)对不同束流密度辐照下的Teflon内部空间电荷密度进行了测量.数值模拟和地面试验结果表明,Teflon在100 keV能量电子辐照下,电荷密度和电场随着束流密度的增加而不断增大,其电荷密度峰值位置约为0.042 mm,且背面接地时接地侧电场最大.由于Geant 4粒子输运模拟和RIC模型具有通用性,因此该方法适用于各种航天器介质材料.      

浮栅ROM器件的质子辐射效应实验研究

给出了浮栅ROM器件的质子辐射效应实验结果.认为浮栅ROM28C256和29C256的质子辐射效应不是单粒子效应,而是质子及其次级带电粒子产生的累积剂量造成的总剂量效应.器件出现错误有个质子注量阈值.对于29C256,高温加电退火容易消除质子产生的辐射损伤;对于28C256,高温加电退火不易消除质子产生的辐射损伤.动态监测和静态加电的器件都出现数据错误,且不能用编程器重新写入数据.然而不加电的器件在更高的质子注量辐照下未出现错误.对于应用浮栅ROM器件的航天器电子系统,冷备份是提高其可靠性的有效手段之一.     

2009年7月22日日全食期间电离层参量的变化

利用多个电离层垂测站的数据和IGS-TEC数据资料, 结合日地空间环境指数, 分析了2009年7月22日日全食期间中国地区电离层参量(反射回波最低频率fmin及f0F2和TEC)的变化特征. 结果表明, 日食发生后fmin迅速降低, 日食结束后fmin迅速恢复到正常水平; 在食甚时刻附近, f0F2和TEC出现明显的降低, 显示了明显的光食效应. 日食结束后5~6 h, f0F2和TEC出现不同程度的正扰动, 在驼峰区更明显; 日食结束后9~10 h, f0F2和TEC出现较显著的负扰动. 由于此次日食发生时伴随着中等强度的磁暴和低纬电场穿透等空间天气事件, 给此次日食电离层效应的深入分析带来很大困难.      

晴天大气电场时空变化特征分析

利用子午工程5个大气电场观测站点近10年的近地面晴天大气电场观测数据,在年变化、季节变化、日变化三种不同时间尺度上进行了对比分析。结果表明:不同纬度站点的日平均晴天大气电场峰谷类型不同,且部分站点的波峰出现了逐年左移或右移的趋势;在电场幅值变化方面,位于中低纬度地区的站点呈现出逐年减小的变化特征,而位于中高纬度的站点呈现出逐年增加的变化趋势,且这种年变化均是线性的;多元回归分析表明,最大波峰出现时间与地理经度呈负相关,而与地理纬度呈正相关;各站点在近10年中均未出现明显的纬度效应;冬季的晴天大气电场日平均值水平较高,夏季较低,且各季节的日平均晴天大气电场最小值及最大值均近似呈正态分布;最小值及最大值在年度和季节两个时间尺度上的变化规律是基本一致的。这些研究结果揭示了晴天大气电场在不同时间尺度上的变化特征。      

中国空间大功率微波部件微放电抑制表面处理技术最新进展

材料表面的二次电子发射会触发和维持空间高功率射频器件的共振雪崩放电现象,这种现象又被称为微放电效应。微放电效应是限制空间大功率微波部件应用的关键问题之一。从微放电作用的机理出发,首先介绍了两种微放电类型（单表面与双表面）的基本物理机理;然后总结了当前主流的微放电抑制方法并给出各自应用于空间大功率微波部件时的限制。针对空间大功率微波部件微放电抑制的特殊问题,综述了国内近5年来在表面处理法抑制微放电领域的研究成果并预测了微放电抑制技术的发展趋势。     

环电流区能量离子分布特性研究

为了考察环电流区离子的分布情况,采用环电流粒子理论模式,对环电流中10-100 keV的离子进行了模拟研究.这个模式能够根据近地注入区外边界处离子的分布函数得出磁暴主相期间环电流中的主要成分H+,O+,He+3种离子的通量分布.计算结果分析表明,在其他条件相同的情况下,不同种类离子的通量分布的形态结构十分相似.电场强度对环电流离子通量的空间分布具有决定性的作用;晨昏电场强度越强,离子的通量越高;晨昏电场越强,环电流离子的内边界越接近地球.10keV的离子在电场相当弱的时候还是存在着连续的通量分布,但他们的形态和结构随着电场的变化有明显的变化.电场很弱时,离子分布主要集中于内外两个环带,离子通量在晨侧的更多一些,离子通量的最大值基本上是在比较靠近地球的环带上;随着电场的增强,离子分布的内外两个环带逐步合并,离子的分布逐渐靠近地球,通量分布的最大值也移动到了昏侧.环电流离子投掷角分布具有各向异性,投掷角在90°左右的时候,离子通量能达到最大值.      

小波变换在层板实时损伤检测中的应用

采用小波变换作为复合材料层合板损伤检测信号的分析工具,在获得复合材料层合板的动力学响应的基础上,应用小波分析工具对结构响应信号进行提取,对含噪声信号则先作降噪声处理,然后再进行小波分解,根据各种响应信号对损伤的灵敏度,选择损伤特征,通过捕捉结构出现损伤的时刻,实现复合材料损伤实时监控.      

偶极倾角对弓激波日下点距离和尾部张角的影响

通过对IMP 8,Geotail,Magion 4和Cluster 1四颗卫星弓激波穿越数据的统计及拟合分析,定量研究了偶极倾角对弓激波日下点距离和尾部张角的影响.结果表明:弓激波日下点距离随偶极倾角绝对值的增大而增大,且偶极倾角为负值时比其为正值时日下点距离增大的幅度更大;弓激波尾部张角随偶极倾角绝对值增大而减小;当偶极倾角由负变为正的时候,弓激波向地球一侧移动,同时尾部张角增大.研究结果为进一步建立包含偶极倾角效应的弓激波模型奠定了基础.      

超高强度钢37SiMnCrNiMoV的储存效应研究

采用超高强度钢37SiMnCrNiMoV制造高压容器,在某些情况下储存会显著降低其使用性能,这种现象被称为储存效应.本文以应力腐蚀破坏时间变化来衡量储存效应的强弱.研究了储存时间与储存后除氢处理对储存效应的影响.研究结果表明储存效应的实质是在第二类内应力诱导下由环境向材料内部渗氢并集聚到峰值应力区,进而在夹杂物尖端产生显微裂纹的过程.      

砷化镓功率场效应管早期烧毁的失效分析

采用扫描俄歇微探针、扫描电子显微镜、电子探针微区分析仪和Ｘ射线透射仪等多种分析手段分析了一种Ｃ波段砷化镓功率场效应管早期烧毁失效的现象。初步建立了烧毁失效的模式,给出了相应的失效频数分布及其表面形貌状态。分析结果指出,烧毁失效模式中源一漏烧毁占较大的比例;其次是由于材料及器件制备工艺过程不完善而引起的空气桥烧毁,热斑烧毁,源或漏极条边缘毛刺、芯片表面缺陷、沾污和不可动多余物引起的烧毁失效。文章就烧毁失效的机理进行了分析和讨论。     

2004年12月13日IMF北向期间极区亚暴电离层电动力学特征

利用KRM地磁反演方法, 结合北半球中高纬度地磁台站数据, 研究了2004年12月13日行星际磁场北向期间发生的亚暴事件, 极区电离层电动力学参量(电流矢量、等效电流函数以及电势)的分布特征. 结果表明, 在该亚暴膨胀相起始后, 午夜之前西向电集流急剧增强, 且等效电流体系表现为夜侧双涡, 同时伴随夜侧增强的南向电场. 由于极弱的直接驱动过程, 卸载过程引起的电离层效应得到清楚显示. 卸载过程在膨胀相期间起绝对主导性作用. 同时, 夜侧电导率的增强是电集流区域电流急剧增强的主要原因.