高压非穿通P-i-N二极管等离子体抽取渡越振荡集总电路模型及封装抑制方法研究

高压非穿通P-i-N二极管反向恢复阶段产生等离子抽取渡越时间(plasma extraction transit time,PETT)振荡,对功率模块的驱动电路和设备EMC性能造成严重干扰。文中根据二极管PETT振荡阶段载流子运行特征将器件内部分为等离子区、漂移区和无源区3个区域并将各区域等效成电阻、电感和电容等集总电路参数,利用二极管等效电路与外围电路参数构建了PETT振荡集总电路模型。该模型可计算得到振荡阶段回路各阻抗的动态变化,复现PETT振荡失稳–自稳振荡现象。该集总电路模型表明PETT振荡出现根本原因是回路出现负阻,而负阻出现的原因是空穴渡越角位于π~2π之间,基于该模型解析得到回路寄生电感的优化范围,通过优化封装布局的方式可将空穴渡越角移出负阻出现的区间。最后,在模块内部通过优化绑定线布局将回路寄生电感调整至优化范围内,从而避免回路负阻以抑制PETT振荡的出现,实验证明了该封装抑制方法的有效性。

LTCC微波带通滤波器集总电路模型研究

通过引入不同的导纳变换器,提出了基于LTCC(low temperature cofired ceramics)技术的电容性耦合、电感性耦合、电容-电感混合耦合的微波带通滤波器集总电路模型,每一种模型都给出了具体的设计公式。从理论上分析了三种模型各自的优缺点,并用电路仿真软件ADS进行验证,为集总参数元件微波带通滤波器的电磁仿真和实际制作提供了理论依据。

片上螺旋电感宽频带等效电路模型的建立

介绍了一种简单而有效的对片上螺旋电感建立集总等效电路模型的方法,并提出了用电容和电感补偿等效代替的思想,实现了9个参数的宽频带电路。通过仿真ADS中空气桥横跨式结构和电介质隔离地下通道式结构,该等效模型在26～40GHz带宽内获得了S参数、有效电感值和Q值比较好的拟合效果,为片上螺旋电感的提参建模提供了快速、可行的方案。

汽车点火线圈的宽频电路模型及参数提取

点火线圈在实际点火过程中为一瞬态电压变压器,为了能预测其宽频特性,文中将点火线圈绕组等效为多段独立线饼,并以此建立基于集总参数的电路模型。通过有限元法与数据拟合方法,确定各线饼间的电容以及每一线饼内的绕组匝间等效电容;对于线圈电感,利用有限元法分析了频率对电感值的影响,得到低频段内与高频段内的电感值。最后,仿真计算了点火线圈的频域阻抗特性以及时域瞬态电压响应,并分别与测试结果做对比,验证电路模型与参数计算方法的正确性与可行性。

电力变压器频域介电谱特性仿真模型的对比研究

基于50 k V单相双绕组实际变压器的结构和尺寸,构建了用于变压器频域介电谱(FDS)仿真的改进型有限元模型和集总参数电路模型,并将两者的仿真结果与传统有限元模型仿真结果进行对比,分析了变压器绕组及高压绕组与变压器壁间结构对变压器FDS结果的影响。结果表明:传统的变压器仿真模型仅考虑了高低压绕组间的油纸绝缘结构,以此法评估变压器的绝缘状态会产生较大误差。变压器高压绕组与变压器壁间结构使变压器复介电常数实部在全频段内稍有降低;虚部在低频段内稍微增大,在中高频段内呈现降低趋势。这可由绝缘油与油浸纸板的FDS特性差异来解释。由于绕组自身存在电阻和电感,且相邻两饼绕组间存在电导和电容,考虑绕组影响后变压器的复介电常数实部和虚部均呈现降低趋势。最后通过试验初步验证了所得结论的正确性。

超表面结构MEMS红外超窄带光源研究

针对常用的MEMS红外光源是类灰体光源,存在发射光谱范围比较广的问题,提出一种基于表面等离子体的超表面结构,将其覆盖在MEMS光源上实现一种有选择性、高发射率的窄带光源。还提出了一种改进的集总等效电路模型,通过模型能够比较准确地计算出超表面中结构尺寸对光源中心频率、带宽以及发射率的影响,探究了该结构中各个尺寸的改变对光源性能的影响。本文提出的模型计算结果跟仿真结果吻合,使用该模型能够避免耗时的、复杂的数值优化过程。