基于六水氯化钙的单相变材料热二极管的实验研究

基于相反传热方向上相变程度不同引起的传热形式和系数差异设计的相变材料热二极管被认为是有潜力的热管理器件.然而多种材料的使用或仅依靠数值模拟的研究使其结构复杂或理想化,降低了其实际应用的可能性.因此,本文结合材料固液相变和自然对流过程的传热形式和传热系数变化,提出了一个仅含有CaCl_(2)·6H_(2)O单相变材料的简单热二极管结构,并制备了相应的器件,搭建了稳态热通量测试系统用于实验研究,其测量结果与文献记载值相近,具有良好的准确度,实验研究了冷热端温差和正反传热方向对热二极管热整流效果的影响规律.结果表明:热二极管的热通量随冷热源温差的减小而降低,正向和反向分别沿逆重力和重力方向时,热整流比最高可达1.58,最佳冷源温度范围为20-25℃,接近室温,所提出的相变材料热二极管结构在建筑节能和热管理等方面具有一定的应用潜力.

氢氟酸处理InP/GaP/ZnS量子点的光学性能及其发光二极管应用

采用氢氟酸(HF)原位注入法制备了InP/GaP/ZnS量子点。通过紫外/可见/近红外光谱、光致发光光谱、透射电镜、球差校正透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段分析了HF对InP量子点的发光性能影响。实验结果表明,HF刻蚀减少了量子点表面氧化缺陷状态,有效控制了InP核表面的氧化,并且原子配体形式的F-钝化了量子点表面的悬挂键,显著提升了量子点的光学性能。HF处理的InP/GaP/ZnS量子点具有最佳的发光性能,PLQY高达96%。此外,用HF处理InP/GaP/ZnS量子点制备的发光二极管,其发光的电流效率为6.63 cd/A,最佳外量子效率(EQE)为3.83%。

一种基于改进双二极管脉波倍增电路的串联型24脉波整流器

为了在不增加串联型12脉波整流器中移相变压器复杂度的前提下,有效地抑制整流器的输入电流谐波,该文提出一种基于改进双二极管脉波倍增电路(improved dual-diode pulse-doubling circuit,IDPC)的串联型24脉波整流器。提出的IDPC被安装在整流器的直流侧并由单相自耦变压器、平衡电抗器、2个电容器和2个辅助二极管组成。IDPC中的辅助二极管根据整流器中2个三相整流桥的输出电压和单相自耦变压器绕组电压之间的关系交替导通,使IDPC周期性工作在3种模态下,然后根据交直流侧电压和电流关系将整流器的脉波数从12增加到24,使得输入电流的THD减小为原来的二分之一,有效地抑制输入电流谐波。因IDPC中磁性器件的总容量仅为输出功率的2.35%,辅助二极管的电流应力仅为输出电流的6.8%,提出的方案具有电路结构简单、容量小,成本低和导通损耗小的优点。与类似结构相比,提出的整流器在中高压工业场合具有更好的应用前景。搭建了一台输出功率为1 kW的实验样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。

无刷励磁机旋转整流器二极管开路故障的轴电压特征研究

内转子式三相无刷励磁机旋转整流器二极管单管开路故障发生频率较高且不易直接监测,可能诱发多个二极管故障的连锁效应,严重影响发电机组的安全可靠运行,根据故障在轴电压中形成的特征谐波进行在线监测是一种新型检测方法。首先分析了旋转整流器二极管单管开路故障时励磁机电枢磁动势特征,利用气隙磁导法得到交链电枢转轴交变磁通表达式,进而预测二极管开路故障后,励磁机轴电压中将出现Pωr/2π整数倍频率的谐波。最后以一台5.8 MW的三相无刷励磁机为例进行有限元仿真,结果与理论预期相符,证明了轴电压信号可用于内转子式无刷励磁机的旋转整流桥二极管开路故障在线监测。

以二极管整流器为例的探索性仿真教学

二极管整流器属于不可控整流器,具有显著的非线性特性,在整流过程中存在许多难以理解的地方和难以发现的问题,属于教学难点。借助Matlab/Simulink仿真分析的灵活性,以二极管全桥整流器为背景探索如何深化仿真分析教学模式,给出具体的探索内容。结果表明,通过深化仿真分析,可以培养学生发现问题、分析问题和探究问题的能力,弥足单纯理论讲解的不足。

碳化硅功率二极管辐射效应测试系统的开发

为探究碳化硅功率器件抗辐照损伤能力和辐射效应机制,基于LabVIEW软件开发平台,利用Keithley公司的2410高压源表、USB-GPIB接口适配器等设备,针对两款商用碳化硅功率二极管,建立了一套辐射效应测试系统。系统在集成了Keithley 2410高压源表功能面板模拟仿真实时控制和信息同步显示的基础上,还实现了电压和电流数据的实时采集、图像化的I-V和I-t特性曲线显示及存储等功能。开发的测试系统在碳化硅功率二极管的重离子和质子辐照实验中成功应用,为今后深入开展辐射效应实验研究提供了技术保障。

真空纳米二极管和三极管综述

真空纳米二极管和真空纳米三极管具有与传统真空管相似的基本功能,但却可以通过现有先进的微加工工艺线制造,以实现尺寸小、重量轻和高度集成,这使得它们在最近十年发展迅速。综述了真空纳米二极管和三极管的起源、发展历史和最新技术状态。介绍了典型的横向结构、垂直结构和环栅结构器件,并分析了各自优缺点。硅基器件对于成熟微加工工艺兼容性最好,但基于金属和一些宽带隙半导体材料,如碳化硅和氮化镓的真空纳米器件显示更好的电性能、耐温性和耐辐射性。尽管当今最发达的真空纳米二极管和三极管在大多数常规应用中仍然无法和固态集成电路抗衡,但它们正得到更多关注,并有望首先在高温或强辐射等恶劣环境实现应用。

恒频声学二极管的设计及特性研究

声学二极管能控制声波仅在一个方向有效传输在反方向无法传播,在通信技术中具有广泛的应用,然而目前大多数的声学二极管设计是基于非线性效应使系统只通过新的高次频率并阻止原频率的传输.本文利用不对称结构与弱非线性声子晶体的组合,提出了一种一维声二极管模型,实现弹性波的不对称传输,并保持频率不变.该模型由左端的变幅杆和右端的非线性弹簧质量链组成,理论分析表明,该声学二极管具有与电子二极管相同的正向和反向特性,并通过有限元仿真验证了该模型的有效性.

基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站及其控制策略

为提高海上换流站的紧凑型性并降低换流站一次性投入成本,西门子公司提出了基于二极管整流器(diode rectifier,DR)的高压直流输电技术,在此基础上,国内外学者对其控制策略及各种串并联拓扑进行了研究,但仍存在结构复杂、可行性差、运行灵活性低等问题。为此,提出了基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站拓扑,正负极分别采用模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)和DR,以充分利用MMC灵活可控和DR体积小、成本低、可靠性高的优点。为降低直流电缆输电损耗,提出了复合式换流站正负极功率平衡控制,将接地极电流控制在零附近,提高了输电效率,可将高压直流电缆所产生的损耗降低67.7%。设计了限功率控制,在发生直流非对称故障期间通过低速通信,可主动对风电场发出功率进行限制,防止了换流站过电流风险,提高了系统可靠性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析对所提拓扑及其控制策略进行了可行性验证。

具有圆形P+区的1200 V SiC JBS二极管的研究

【目的】通过改变碳化硅(silicon carbide,SiC)结势垒肖特基二极管(junction barrier Schottky diode,JBS)的P+掺杂区的形状,将常规SiC JBS条形分布的P+掺杂区优化为圆形P+掺杂区,并两两之间以正三角形分布于肖特基接触之间。【方法】通过三维结构有限元仿真方法模拟以上两种SiC JBS结构的正反向特性,优化P+掺杂区宽度和外延层掺杂浓度,并进行对比分析。【结果】仿真结果显示,两种结构的反向击穿电压均高于1500 V,圆形P+掺杂区JBS二极管的正向导通压降比条形P+掺杂区JBS二极管的低:在正向电流密度为400 A/cm^(2)时,导通压降由条形P+结构的2.37 V降低至圆形P+结构的2.05 V,降低了13.5%;圆形P+结构在经过优化外延层掺杂浓度后,其在正向电流密度为400 A/cm^(2)时的导通压降为1.97 V,较条形P+结构的降低了16.9%。相较于条形SiC JBS,圆形P+结构具有更大的肖特基接触面积,在保证击穿电压的同时可以获得更低的导通压降,并通过优化器件的外延层掺杂浓度进一步降低器件的导通压降。【结论】本文将P+掺杂区形状由条形调整为圆形,并以正三角形分布排列。这种调整增大了器件的肖特基接触面积,优化了正向导通特性,并通过优化器件的外延层掺杂浓度进一步提高了导通特性,获得了更低的导通压降。

近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法

光电二极管探测方法由于受暗电流、热噪声等因素的影响,其噪声水平较高,导致信噪比较低,为此研究近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法。深入分析光电二极管的频率响应特性,了解其响应速度、带宽以及噪声特性是优化探测性能的关键。设计合理的探测阵列编码策略,确定探测阵列的排布方式,确保信号完整性和提高空间分辨率。在光电二极管探测接收过程中,关注其灵敏度、动态范围以及暗电流性能等参数以确保实现探测。试验结果表明,近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法的探测信噪比为8,检测灵敏度较好。

量子点发光二极管传输层研究进展

量子点发光二极管(QLED)凭借着色纯度好、半最大发射带宽窄、无机成分寿命长、合成工艺简单等优点,在显示和固态照明等领域表现出广泛的应用潜力。近年来,QLED的性能提升迅速,有取代有机发光二极管(OLED)的趋势。QLED的传输层材料的选择对提高器件的载流子注入起到了至关重要的作用。传输层的化学性质及其界面也会对器件的稳定性和寿命产生影响。本文总结了QLED传输层的研究现状,分析了制约QLED性能的因素,介绍了其性能改进的方向方法,并展望了QLED的未来发展。

NaYSiO_(4)∶Ce^(3+)蓝色荧光粉的发光性质及其在白光发光二极管上的应用

采用高温固相法合成了NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)(0.01≤x≤0.05)系列蓝色荧光粉。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉在250~360 nm之间的宽带吸收能与紫外LED芯片很好地匹配。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉中存在多个Ce^(3+)离子荧光中心,且在紫外光激发下表现出峰值波长位于414 nm附近的宽带蓝光发射。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉在300~350 nm紫外光激发下量子效率在25%以上。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉表现出优良的化学稳定性,在水中浸泡14 d后荧光强度和量子效率几乎不变。将NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉、商用(Sr,Ba)_2SiO_(4)∶Eu^(2+)绿色荧光粉和商用(Ca,Sr)AlSiN_(3)∶Eu^(2+)红色荧光粉涂覆于310 nm紫外LED芯片上制备得到了显色指数高达95的LED器件。当驱动电流从50 mA逐渐增大到300 mA时,制备的LED器件表现出稳定的暖白光发射,其色坐标几乎不变。上述结果说明,本研究报道的NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉在紫外LED芯片驱动的白光发光二极管照明上有着潜在应用价值。

适用于共晶焊的肖特基二极管背面金属化工艺优化

[目的]为了降低成本,减少污染,提高工艺效率,对肖特基二极管背面金属化工艺进行研究,探索锡锑合金替代金系合金的最佳不持温镀膜金属化工艺.[方法]通过持温镀膜与不持温镀膜对比实验,分析电子束蒸发镀膜基片温度对阴极金属层间黏附性和导电性,以及薄膜厚度对空洞率的影响,得到适用于批量共晶焊的肖特基二极管背面金属化最优工艺参数.[结果]当基片温度为180℃时,不持温镀膜的剪切力为64.53 N,高于持温镀膜的剪切力;当金属化锡锑合金膜厚为3μm时,共晶焊的空洞率低于5%,符合共晶焊要求;电子束蒸发镀膜背面金属层方块电阻随基片温度升高先减小后增大,温度在180~240℃之间,方块电阻随基片温度的变化不大.[结论]用于共晶焊的肖特基二极管背面金属化的最优工艺为基底温度升到180℃后在自然降温的同时进行多层金属镀膜,锡锑合金镀膜厚度为3μm.

光伏组件单二极管模型的新型曲线拟合算法

针对光伏组件单二极管模型的非线性隐式超越方程特性,提出了一种改进的曲线拟合算法,通过调整模型中二极管反向饱和电流的求解形式,并应用高斯-牛顿法进行参数迭代,有效提升了模型的仿真精度和计算速度。通过与经典算例的结果对比分析,验证了所提出的算法在提高仿真精度和改善收敛性方面的显著优势,为光伏发电系统设计和性能评估提供了有力的技术支持。

大电流金刚石功率肖特基势垒二极管

基于硼掺杂金刚石外延材料,开展了安培级大电流金刚石功率肖特基势垒二极管(SBD)的研制。为了获得高的电流导通能力和击穿电压,该器件采用了垂直结构设计,包含300μm厚的硼重掺杂金刚石衬底和2.5μm厚的轻掺杂漂移层。采用低功函数金属Ti与p型金刚石形成了良好的肖特基接触,肖特基势垒高度1.23 eV,理想因子1.54,并在肖特基电极边缘进行了硼离子注入以抑制边缘电场。研制的金刚石功率SBD正向导通电流高达1 A,反向击穿电压653 V,巴利加优值(Baliga's Figure Of Merit,BFOM)达到了20.1 MW/cm^(2)。

含氟膦氧衍生物修饰的纯蓝光钙钛矿发光二极管

实现高效蓝色电致发光是钙钛矿发光二极管(PeLEDs)商业应用的关键挑战,特别是波长为465~475 nm的纯蓝光。蓝光PeLEDs的低效率主要源于混合卤素策略导致的高缺陷密度和降维策略导致的载流子注入困难。本文以氯/溴混合卤素准二维钙钛矿为研究对象,探究了小分子添加剂膦氧衍生物((五氟苯基)甲基)二苯基氧化膦(PFPO)在钙钛矿前驱体溶液中的作用机理及其对钙钛矿薄膜形貌、光学和器件性能的影响。实验结果显示,PFPO修饰后的钙钛矿薄膜光致发光强度和寿命均有增加,说明PFPO具有良好的缺陷钝化能力。紫外-可见光吸收光谱证实修饰后薄膜中小n相吸收强度明显降低,说明小n相得到了显著抑制,减少了非辐射复合路径,同时有利于激子能量转移。器件结果表明,PFPO处理后的PeLEDs器件最大外量子效率从1.83%提升到3.62%,发光峰位于466 nm,对应的CIE为(0.123,0.079),与标准蓝光CIE坐标(0.131,0.046)接近。

基于膦氧化物钝化的热蒸发像素化钙钛矿发光二极管

热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而,热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低,并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法,这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中的缺陷,增强辐射复合,并提高钙钛矿的PLQY。氧膦基团与不饱和位点形成配位络合,钝化了钙钛矿的晶界缺陷,并抑制了带尾态缺陷。基于最佳比例的钙钛矿薄膜所制备的LED器件表现出最大6.3%的EQE,最大亮度为35642 cd/m^(2)。更进一步地,基于全真空的器件制备工艺,获得了最大EQE为5.0%的312 ppi高分辨率PeLEDs。总之,本文为热蒸发PeLEDs的缺陷钝化提供了有用的指导,证明热蒸发PeLEDs在效率和亮度提升方面具有巨大潜力,并具备商业化前景。

乙酸胍表面处理提高纯红光钙钛矿发光二极管性能

金属卤化物钙钛矿材料由于具有优异的光电性质可被用于制作发光二极管,近年来备受关注。钙钛矿表面和钙钛矿/传输层的界面处存在大量的缺陷,严重影响器件的性能和稳定性,而对表/界面进行有效的钝化处理是减少界面缺陷、提升器件性能的可行途径。本文报道了一种在萃取剂中添加乙酸胍的表面处理策略,可有效地减少钙钛矿层表面缺陷,改善薄膜形貌,进而将钙钛矿薄膜的荧光量子产率从64%提升到79%。基于乙酸胍表面处理的钙钛矿薄膜制备的发光二极管,最大效率可达11.66%,最大亮度达1285 cd·m^(-2),明显优于未处理的参考器件(6.69%,689 cd·m^(-2)),同时也展现出更好的稳定性。该研究提供了一种有效的钙钛矿表面处理策略,可以提高钙钛矿发光二极管的性能和稳定性。

基于分离多量子垒电子阻挡层的AlGaN基深紫外发光二极管

通过分离多量子垒电子阻挡层(EBL)结构,实现了AlGaN基DUV-LED器件性能的提升。由仿真结果可得,与传统的块状EBL相比,采用分离多量子垒结构的EBL可以获得更高的空穴浓度和辐射复合速率。这得益于EBL中间的夹层形成了空穴加速区,使得空穴在加速区获得能量,从而提高了空穴注入效率。另外,多量子势垒结构还能够通过提高电子势垒有效抑制电子泄漏,从而大幅度提升器件性能。综上所述,多量子垒电子阻挡层的引入可以显著提升AlGaN基DUV-LED器件的性能。