15 nm Bulk nFinFET器件性能研究及参数优化

为研究Bulk FinFET工作时基本结构参数、器件温度和栅极材料对其性能的影响,建立了一个15 nm n型Bulk FinFET器件模型,仿真分析了不同栅长、鳍宽、鳍高、沟道掺杂浓度、器件工作温度、栅极材料对器件性能的影响,发现增长栅长、降低鳍宽和增加鳍高有助于抑制短沟道效应;1×10^(17)cm^(-3)以下的低沟道掺杂浓度对器件特性影响不大,但高掺杂会使器件失效;器件工作温度的升高会导致器件性能的下降;采用高K介质材料作为栅极器件性能优于传统材料SiO_(2)。

二维片状相对论电子束到靶规律研究

相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片状相对论电子束,分别对相对论电子束顺磁和偏离磁场3°角两种传输情况进行仿真模拟,通过模拟束团的传输过程,分析研究了顺磁环境下不同传输距离束团到靶率的变化规律,以及偏离磁场3°角时传输过程中注量率的变化规律,为相对论电子束到靶率的预估和靶目标的瞄准提供数据参考。

舰船舱室的早期伽马辐射屏蔽特性

利用蒙特卡罗方法对早期核辐射场景下的舰船舱室屏蔽特性进行研究。使用早期伽马辐射作为辐射源,测定了舰船主体常用的HSLA-80、5456Al及FDCL-3B三种材料的质量衰减系数,并根据舰船的几何结构建立了模拟舱室模型,采用高斯展宽方法对探测器的能谱拟合处理,得到了伽马辐射下舱室内部NaI探测器的吸收能谱,并与文献中的实验结果进行了对比,验证了计算模型和计算结果的可靠性。在此基础上,以伽马防护系数为评价指标,考虑放射性同位素(单能点源)和早期伽马辐射(具有能量分布的面源)两种场景,计算分析了模拟舱室伽马辐射屏蔽的空间分布特性,结果表明:模拟舱室对不同放射性同位素的防护系数是不同的,最多可相差6.74倍(Cd-109与Cs-137);舱室不同位置的防护系数不同。舱室前端的伽马辐射剂量较大,而角落的伽马辐射剂量较小,相差35%;防护系数与伽马辐照的入射角度有关。与正入射相比,模拟舱室对斜45°入射的伽马辐射防护系数更高,可提升43%。

地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明:在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1~1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。

质子辐照下三结GaAs太阳电池性能衰退分析

在构建三结GaAs太阳电池模型的基础上,模拟分析不同能量质子辐照下中电池GaAs的性能衰退,对三结GaAs电池在轨服役评估具有重要意义。结合质子与电池靶材发生的相互作用,建立一种将微观损伤机理与宏观电池性能变化相结合的电池辐照损伤评价方法。结果表明,在三结GaAs太阳电池中,40 keV能量的质子辐照对中电池的影响最小;100和150 keV能量的质子辐照主要对中电池基区造成影响,导致电池性能一定程度上的衰退;70 keV能量的质子辐照对于中电池结区的影响最大,从而导致量子效率QE和并联电阻Rsh的变化最为明显。

基于TCAD的IGBT温度特性模拟研究

为测试绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)在工作中的温度特性,利用基于有限元方法的TCAD,模拟仿真了IGBT在不同温度下的静态特性及开关特性,结合硅的热疲劳机理及IGBT损耗分析对IGBT的温度特性进行理论研究,并建立沟槽栅IGBT模型,将IGBT所处温度作为变量,调节设置IGBT工作温度,通过监测栅极电压、集电极电压及集电极电流等参数,得到IGBT在不同温度下的转移特性曲线、输出特性曲线、击穿特性曲线和开关特性曲线,验证与分析理论研究的合理性与准确性。研究结果表明,高温度对IGBT的正常工作具有十分显著的影响,过高的温度可能会导致IGBT出现提前开通、开关难以控制、损耗增大,甚至器件损坏的结论。该研究工作对提高大功率IGBT高温工作稳定性具有参考意义。

场路结合法分析设备电磁辐照效应

电子设备机壳内部往往会内置多层印制电路板,外界电磁干扰很可能通过设备的外接导线进入设备内部进而对电路板造成损坏。针对这种情况,采用全波分析法获得受干扰设备的相关参数,利用该参数建立等效源模型;等效电路法分析内部电路板上电路的电磁特性。通过全波分析法和等效电路法相结合的方式来分析外界电磁干扰进入设备内部时所造成的影响,为处于高频电磁干扰环境中的电路工作特性研究提供新思路和参考。

随移动窗推进的带电粒子束团长程传输模拟分析

直接采用粒子模拟方法较难实现带电粒子束团千米量级的长程传输模拟,针对此问题以静电模型为基础,引入移动窗技术,使百米量级的粒子传输窗口与束团同步推进运动,建立了带电粒子束团的长程传输模型。将模拟得到的带电粒子束团径向膨胀特性同包络方程的计算结果进行对比,两者吻合较好,证明了在带电粒子束团长程传输模拟研究中结合移动窗技术的可行性及所建模型的合理性。利用此模型分析了100 MeV相对论电子束团的长程传输过程,发现传输过程中束团的自生电场和磁场在径向上呈高度对称分布,轴向上则呈轻微前冲分布;同时,束团内部粒子的轴向速度分布也会发生变化。利用此模型分析了听语音聊科研与作者互动100 MeV电子束团的长程传输过程及其内部参数和自生场量的变化。

不同线型高压直流输电导线表面电场强度分布的计算

对不同线型高压直流输电线路表面电场强度及电场强度分布特点计算方法的研究,是了解和改善输电线路电磁环境的一项基础工作。提出了一种计算导线表面电场的半数值方法,通过对电场强度的无量纲处理,大大提高了计算速度。利用该方法对两种不同线型的表面电场强度进行计算,结果显示:圆绞线表面电场强度最大值处于最外层铝线每段圆弧的中间位置,为同半径光滑导线的 1.394 倍;型线的表面电场强度最大值处于最外层铝线的大圆弧和小圆弧的相交点附近,约为同半径光滑导线的 1.23 倍,且改变铝线股数和导线半径并不会对这一比值产生影响。以上计算结果与研究结果一致,证明了计算方法的有效性。

内置介质板的开孔箱体屏蔽效能电磁拓扑模型

针对内置介质板的开孔矩形金属箱体的特点,基于电磁拓扑(EMT)理论和BLT方程,建立任意平面波照射下箱体屏蔽效能的EMT模型,推导近似计算解析式,并分析介质板的厚度、材料和位置及平面波的极化角和入射角等因素对屏蔽效能的影响。结果表明:加装介质板可有效抑制箱体谐振,显著提高谐振点附近的屏蔽效能,但对远离谐振点频域的屏蔽效能影响不大;介质板厚度越大,屏蔽效能越高;不同谐振点处存在最佳电导率和最佳相对介电常数,使得谐振的抑制作用最强,屏蔽效能最高;介质板置于箱体前端比后端屏蔽效能高;不同谐振点处屏蔽效能的最大值在不同的介质板位置处取得;平面波的极化角越大,入射方位角越大,仰角越小,屏蔽效能越高。计算结果与仿真结果一致,证明了该文建立的EMT模型的有效性。该方法较等效传输线法(TLM)计算精度更高,尤其是在高频范围;较数值方法和全波仿真计算方法速度更快。该文工作对屏蔽箱体的设计具有指导意义。

内置电路板的复杂多腔体电磁串扰屏蔽效能的解析研究

在复杂多腔体的金属屏蔽体中,紧凑相邻腔体之间的电磁串扰属于近场干扰,会对内部放置的电路板或元器件造成影响。利用数值计算方法研究此类问题时,往往需要占用大量的存储资源且计算效率较低。针对此问题,利用电磁拓扑理论和推广的Baum-Liu-Tesche(BLT)方程,考虑一个内置电路板的多腔金属屏蔽体,其相邻腔体之间金属隔板上的开孔用导电材料进行封堵,针对相邻空间的近场电磁串扰,构建计算屏蔽效能的解析模型。利用该模型分析导电材料电导率大小、激励源位置、电路板厚度和位置以及数量对屏蔽效能的影响。研究结果表明,该模型的计算结果与CST的仿真结果有很好的一致性,验证了本模型的准确性和适用性,相比于数值计算方法不仅节省了计算时间和存储资源,而且还能用于屏蔽效能规律的研究。

早期心理干预对青年急性缺血性脑卒中患者后期康复效果的影响

脑卒中是神经内科脑血管病类型中最常见的一种,因其高发病率、高致残率、高病死率的特点,尤其当患者伴有严重的肢体瘫痪时,给患者造成了肢体及认知方面的严重损伤。近年来,青年脑卒中的比例逐渐增加,病后引起活动能力的障碍导致患者社会角色的改变,更容易让这部分患者产生心理状态的变化,尤其当患者伴有抑郁症状时,对患者后期的整体康复会产生很大的影响[1]。康复治疗对于患者后期生活质量的提高具有重要的作用,尤其是心理康复近年来越来越受到大家的重视[2]。为了进一步探讨心理干预对青年脑卒中后期整体康复效果的影响,特设计此研究,以希对临床工作及脑卒中患者后期的康复提供一定的理论依据。

基于ELU卷积神经网络的视频烟雾检测

由于烟雾边界具有不确定性、半透明性和易受其他因素影响的特性,导致传统的图像识别方法对于烟雾的检测存在较大的缺陷和局限性。本文从理论上分析比较了卷积神经网络一般采用的四种激活函数Sigmoid、Tanh、RELU和ELU函数,并基于烟雾的特性采用具有左侧软饱和性的ELU激活函数代替其他三种激活函数来构建检测烟雾的算法模型,与颜色+运动+形态方法、基于Gabor小波、采用RELU激活函数的检测烟雾模型进行了对比,实验结果表明采用ELU激活函数的模型相比上述方法,准确率提高了1~5个百分点。

电磁脉冲耦合效应的等效源建模及应用

结合二端口网络理论和频域电磁场混合势积分方程的矩量法,对带有电缆线屏蔽体的电磁脉冲耦合效应进行了等效源模型建模.采用全波分析提取外部电磁脉冲干扰的等效源参数,利用场路结合的方法,以调制高斯脉冲为例,实现了屏蔽体内电路板上电磁耦合效应的分析.仿真结果表明：在0.1～7.5 GHz频带范围内,构建的电磁干扰等效源模型与商业软件仿真结果吻合得很好,可以为复杂电磁脉冲耦合效应的定量分析提供了一种有效便捷的研究方法,为电路工作安全防护提供理论参考.

开有介质封堵环状孔缝的双金属腔体屏蔽效能的解析研究

利用介质材料对屏蔽体中存在的开孔以及孔缝进行封堵,可显著提高金属腔体的屏蔽效能,保护其内部的关键设备,然而数值计算方法解决此类复杂问题效率比较低。针对复杂屏蔽体中开有介质封堵的环状孔缝的实际情况,给出平面波照射下计算双金属腔体屏蔽效能的解析模型。首先,根据平面波垂直入射无限大导体的边界条件,并基于腔体的并矢格林函数推导出外部电磁场通过环状孔缝透射到屏蔽体内部的电磁场分量,从而计算目标点的屏蔽效能。其次,利用该模型分析屏蔽体中环状孔缝厚度、导电材料电导率、目标点位置及环状孔缝位置和缝隙宽度对屏蔽效能的影响。计算结果与全波仿真软件CST仿真结果的对比证实了所建解析模型的有效性,为开有环状孔缝的复杂金属屏蔽体的屏蔽问题提供了一种可靠有效的参考。

一种内置条状金属板的双层金属腔体屏蔽效能的理论模型

针对复杂屏蔽腔体往往是由多个空间构成的实际情况,本文构建了内置条状金属板的双层金属腔体物理解析模型,将外层腔体的近场电磁干扰等效为电偶极子,基于Bethe小孔耦合理论并利用推广的腔体格林函数推导了内腔体的电磁场分布的近似表达式.利用该解析模型计算分析了条状金属板的位置和方向对屏蔽效能的影响.通过计算结果与全波仿真软件CST仿真结果的对比,证实了本文所建理论模型的有效性,为复杂腔体屏蔽效能的快速计算提供了理论参考.

GEO航天器表面充电效应及电流分布特性分析

处于复杂等离子体环境的地球同步轨道中的航天器,由于表面材料与空间等离子体相互作用,将使航天器表面出现充电效应,最终导致静电放电现象继而影响航天器电子设备的正常运行以及热控材料的性能.基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真软件,模拟了服从双麦克斯韦分布的等离子体中地球同步轨道航天器的表面充电情况;计算分析了航天器各部位表面总电流的变化情况以及各粒子电流在充电过程中的作用,并给出了航天器各部位的表面电势分布,以及航天器充电过程中空间电势分布对充电效应的影响.

太阳风作用下航天器表面充电效应分析

针对太阳风等离子体中航天器的充电过程,基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真软件,建立了航天器的数值计算模型,模拟了太阳风等离子体与航天器的相互作用,实现了不同表面材料时航天器表面电位以及尾迹结构的计算分析,给出了近日环境下航天器周围的空间电位结构以及等离子体密度分布情况。研究结果表明:表面材料的选择将影响空间势垒深度以及尾迹结构,表面充电至更低电位的表面材料具有较小尾迹区域;航天器向阳面电位分布主要由光电子以及二次电子主导,而背阳面的电位分布则主要受到尾迹效应的影响。以上结果对太阳风环境航天器探测和评估等相关工作以及工程研究具有一定的理论参考价值。

轴对称真空二极管空间电荷限制流

基于ArcPIC代码采用PIC-MCC方法,模拟研究了轴对称真空二极管放电时电子密度和阴极表面场强分布情况,同时给出了二维空间电荷限制流的一阶和二阶拟合公式。研究发现,真空二极管放电时阴极表面电场会随阴极注入电流密度的增加而增加,而后出现振荡并趋于一个稳定状态;二维空间电荷限制流密度值随阴极发射半径的增大而减小,且阴极发射半径越大越接近一维空间电荷限制流值。

分数阶线性系统稳定理论在混沌同步中的简便应用

针对分数阶混沌同步问题,基于矩阵理论,实现了分数阶线性系统稳定理论在同步控制器设计中的简便应用.所提方法放弃了原有设计中线性系统系数矩阵特征值的求解,利用矩阵性质完成控制器的设计,减少了计算量.以分数阶Lorenz混沌系统和分数阶耦合发电机混沌系统的投影同步,及分数阶超混沌Chen系统和分数阶超混沌Rssler系统的完全同步为研究对象,数值仿真验证了所提方法的有效性及可行性.