SiC MOSFET高温栅氧可靠性研究

碳化硅SiC(silicon carbide)具有优良的电学和热学特性,是一种前景广阔的宽禁带半导体材料。SiC材料制成的功率MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)非常适合应用于大功率领域,而高温栅氧可靠性是大功率MOSFET最需要关注的特性之一。通过正压高温栅偏试验和负压高温栅偏试验对比了自研SiC MOSFET和国外同规格SiC MOSFET的高温栅氧可靠性。负压高温栅偏试验结果显示自研SiC MOSFET与国外SiC MOSFET的阈值电压偏移量基本相等,阈值电压偏移量百分比最大相差在4.52%左右。正压高温栅偏试验的结果显示自研SiC MOSFET的阈值电压偏移量较小,与国外SiC MOSFET相比,自研SiC MOSFET的阈值电压偏移量百分比最大相差11%。自研器件占优势的原因是在SiC/SiO2界面处引入了适量的氮元素,钝化界面缺陷的同时,减少了快界面态的产生,使总的界面态密度被降到最低。

低噪声多模电子听诊器设计

设计了一种低噪声多模电子听诊器。经测试,该听诊器信噪比达44dB,增益可达35dB以上,噪声系数1.8dB,具有检测心音、肺音、肠鸣音等不同工作模式,测试者可根据测试部位调整通频带,抑制其他频段的无关噪声,突出所需部位声音。相较于传统听诊器,该听诊器能够更准确的检测、储存和显示人体微弱声音信号,为临床诊断提供了客观化的参考依据;相较于同类产品,该听诊器具有较为优秀的噪声特性和部位适应性。

0.5 THz双电子注返波管注波互作用的高频结构优化

返波振荡器是一种重要的真空电子学太赫兹源,具有高功率、高工作频率和宽带调谐等特点。为提高圆形电子注与光栅慢波结构的互作用,提出一种双电子注嵌入矩形光栅的慢波结构,使电子注与光栅表面电场更好地充分相互作用,从而提高互作用效率和输出功率。通过数值求解和仿真计算其色散特性,结果表明,相比于相同结构参数的普通矩形单栅,该结构可以实现更高的工作频率和耦合阻抗。利用CST进行PIC仿真,优化结构和电子注参数,最终得到工作频率501 GHz,10.6 W的稳定输出。研究成果为设计0.5 THz的返波管提供了理论指导。

射频低噪声放大器提高三阶交截点方法探讨

随着现代通信技术的进步,特别是4G,5G等无线移动通信的高速发展,多正交振幅调制(QAM)等高频谱利用率的调制方式得到广泛应用,对无线通信系统提出了更高、更严格的线性要求。射频低噪声放大器(RF LNA)作为射频前端(RF FEM)的第1个有源器件,其非线性特征直接影响系统的信号质量和动态范围。以3阶交调为例,低噪声放大器需要足够的输入3阶交截点,以确保即使在强干扰信号下也能提供预期的性能。基于3阶非线性模型,该文简要分析了3阶交调的理论模型,梳理了提高3阶交截点的方法,归纳研究了近年来相关的研究成果与进展,并展望了未来的发展趋势。

SiC超结MOSFET的短路特性研究

SiC超结MOSFET设计基于N/P柱的电荷补偿效应,在保证耐压的同时具有较低的导通损耗和更快的开关速度,因此对SiC超结MOSFET可靠性的分析研究有助于深入理解器件工作机理,为更好地应用提供必要的理论支撑。基于TCAD Sentaurus模拟软件,对1200 V电压等级的传统SiC MOSFET结构和SiC超结MOSFET结构进行建模。首先对比了2种器件的基本电学参数,然后重点分析了短路特性差异,在相同短路条件下对器件内部的物理机理进行了分析。结果表明SiC超结MOSFET可以有效地提高器件的击穿电压和导通电阻,同时表现出更好的短路可靠性。进一步分析了不同的偏置电压下SiC超结MOSFET的短路特性,结果表明,随着外部施加偏置电压增加,器件的短路耐受时间减小,同时短路饱和电流也会相应增大。

低信噪比环境下的多通道语音端点检测算法

传统的端点检测算法仅利用信号的时频信息,在低信噪比环境下,尤其是非平稳噪声环境,会出现准确率下降的问题,而多通道语音信号具有丰富的空间信息,可以对时频域的信息进行补充,从而提高检测的准确率。因此在多通道空间特征研究的基础上,利用接收阵列信号的协方差矩阵,提出一种全新的基于多通道协方差矩阵最大特征值的多通道语音端点检测算法。首先通过提取每一帧信号的协方差矩阵的最大特征值作为端点检测的特征参数,从而对语音信号进行跟踪,然后采用双门限阈值法判断当前帧是否为语音帧。实验结果表明,在VCTK及实验室语料库上,与梅尔能量比及新能零熵算法相比,所提出的算法具有更高的检测准确率,并且对于-5 dB的低信噪比环境及非平稳噪声环境具有更好的鲁棒性。

10 kV P沟道SiC IGBT终端结构优化设计与实现

提出采用五区多重场限环FRM-FLRs(five-region multistep field limiting rings)终端设计并流片,研制10 kV P沟道碳化硅绝缘栅双极晶体管SiC IGBT(silicon carbide insulated gate bipolar transistor)终端。通过Silvaco TCAD软件仿真,对比研究传统等间距场限环ES-FLRs(equally spaced field limiting rings)终端和五区多重场限环终端对器件击穿特性的影响。仿真结果表明,五区多重场限环终端具有更均衡的近表面电场分布,减缓电场集中,优化空间电荷区横向扩展,且击穿电压可达到14.5 kV,而等间距场限环终端击穿电压仅为7.5 kV。同时,分别对五区多重场限环终端,以及采用此终端结构的P沟道SiC IGBT进行流片验证。测试结果表明,五区多重场限环终端可以实现12.2 kV的击穿电压;P沟道SiC IGBT的击穿电压达到10 kV时,漏电流小于300 nA,并且栅源电压为-20 V,集电极正向电流为-10 A时,器件的正向导通压降为-8 V。

传输通道相位失真对非恒包络信号质量的影响分析

全球定位系统三代首星观测结果显示其星座图具有非恒包络特性,目前国内对非恒包络信号的研究较少,其优势未被充分利用在卫星导航信号设计中。为研究非恒包络信号经过通道失真后的性能,仿真生成恒包络信号和非恒包络信号,构建传输通道相位失真模型,将仿真信号通过失真模型后进行信号质量评估分析,并给出实测信号结果,以进行验证。研究结果表明,在相位失真的影响下,非恒包络信号的测距性能优于恒包络信号。

一种NOMA系统中的反馈深度神经网络检测算法

在上行非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中,针对传统基于串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)检测存在同个时频块内用户间干扰的问题,提出了一种新型的NOMA检测算法。通过将SIC检测的反馈消除结构和深度神经网络结合起来,设计出了一种新型的反馈深度神经网络(Feedback Deep Neural Network,FDNN)结构。FDNN模型分为两个模块,检测模块通过深度神经网络实现非线性检测,反馈模块通过权重矩阵重构信号并消除用户干扰。通过重复检测和反馈过程,FDNN依次检测出各个用户的符号,并达到了良好的性能。仿真结果表明FDNN检测算法相较于SIC检测具有更低的误符号率和误比特率,并验证了其具有更良好的抗用户间干扰的性能。

基于径向基神经网络的称重设备传感器故障检测方法

在对称重设备数字化改造的过程中,有些研究人员提出了对某一特定传感器的故障诊断方法,但对于非指定传感器或者两个传感器同时发生故障的情况却没有检测方法。为此,本文提出了一种基于径向基神经网络预测的任意一个或两个称重传感器的故障检测方法。本文首先建立单个传感器的预测模型和任意两个传感器的预测模型,然后通过这两个预测模型计算出任意一个称重传感器的预测值和任意两个传感器的预测值,根据预测值与实际值之间的差值判断称重传感器故障个数、位置、类型等信息。实验表明,当称重传感器的输出误差大于0.3 t时使用此方法可以准确检测出称重传感器的故障信息。

平面天线在场效应晶体管太赫兹探测器中的应用

为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率,需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化,本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先,对场效应晶体管太赫兹探测器的工作原理进行了分析,介绍了集成平面天线如何解决耦合太赫兹波效率低的问题。然后,介绍了一些常用的平面天线结构,包括偶极子天线、贴片天线、缝隙天线、grating-gate和其他类型的结构,比较了各种天线的性能以及引入后对太赫兹探测器响应度的影响。通过对比不同天线结构的探测器响应度和噪声等效功率等参数指标,发现:采用平面天线结构之后,场效应晶体管太赫兹探测器的响应度有了大幅度的提升,各种类型的天线对探测器响应度都有不同程度的提升。本文着重介绍了几种集成于场效应晶体管的平面天线结构,包括各种天线的性能和研究进展,最后分析了场效应晶体管太赫兹探测器存在的问题和发展趋势。

一种自适应模板更新的判别式KCF跟踪方法

为了解决单目标跟踪算法中存在的目标旋转、遮挡和快速运动等挑战,提出了一种基于自适应更新策略的判别式核相关滤波器(kernelized correlation filter,KCF)目标跟踪新框架。构建了外观判别式模型,实现跟踪质量有效性的评估。构造了新的自适应模板更新策略,能够有效区分目标跟踪异常时当前目标是否发生了旋转。提出了一种结合目标检测的跟踪新构架,能够进一步有效判别快速运动和遮挡状态。同时,针对上述3种挑战,分别采用模板更新、目标运动位移最小化以及目标检测算法实现目标跟踪框的恢复,保证了跟踪的有效性和长期性。实验分别采用2种传统手动特征HOG和CN(color names)验证提出的框架鲁棒性,结果证明了提出的目标跟踪新方法在速度和精度方面的优越性能。

一种基于2DHOL特征与(2D)~2FPCA结合的手指静脉识别方法

文中提出一种基于二维方向线直方图统计(2DHOL)特征与双向二维费希尔主成分分析((2D)~2FPCA))相结合的手指静脉识别方法.首先针对手指静脉图像纹路走向的特点,改进基于梯度直方图(HOG)特征中有关梯度幅值和方向的计算方法,采用二维Gabor滤波器获取静脉图像的线形响应和方向,提取2DHOL特征;然后综合考虑行列相关性和类别信息,采用(2D)~2FPCA对2DHOL特征进行降维处理,得到手指静脉特征向量;最后计算特征向量的欧氏距离.应用不同手指静脉数据库进行实验的结果表明,该方法能够有效地提高手指静脉识别率,并对训练样本数变化具有较强的鲁棒性.

基于栈式自编码神经网络的包衣单籽粒玉米品种识别

常规近红外定性识别研究中,玉米籽粒为表皮裸露状态,未经种衣剂覆盖处理,但是在实际农业生产中,为抵御病虫害侵袭,提高玉米种子发芽率,达到保产增产的功效,玉米种子常需经种衣剂包裹处理。玉米种衣剂的类型多样,对近红外光谱具有一定的吸收,因此种衣剂对近红外定性识别具有干扰作用。本文针对种衣剂对玉米品种识别准确性影响的问题,提出了一种基于栈式自编码神经网络(SAE)的近红外光谱定性建模方法。首先采用无种衣剂玉米籽粒光谱作为训练集,通过栈式自编码无监督学习算法与softmax分类器构建栈式自编码网络定性分析模型,再利用所建模型对有种衣剂玉米籽粒进行品种识别。实验结果表明,基于SAE的建模方法能够将种衣剂对玉米籽粒识别率的影响降低至3%以内。

基于深度确定性策略梯度的粒子群算法

在传统的粒子群优化算法(PSO)中,所有粒子都遵循最初设定的一些参数进行自我探索,这种方案容易导致过早成熟,且易被困于局部最优点。针对以上问题,该文提出了一种基于深度确定性策略梯度的粒子群优化算法(DDPGPSO),通过构造神经网络分别实现了动作函数和动作价值函数,且利用神经网络可以动态地生成算法运行所需要的参数,降低了人工配置算法的难度。实验表明DDPGPSO相比9种同类算法在收敛速度和寻优精度上均有较大的提升。

基于核局部保持投影的近红外光谱玉米单倍体识别研究

实现快速、精确地鉴别玉米单倍体籽粒对玉米单倍体育种技术十分重要。近红外光谱分析技术可在线分析、监测,且无损、分析速度快、操作简便、测试成本低,对实现自动化的大规模鉴定并分拣玉米单倍体非常有帮助。通过美国JDSU的近红外光谱仪进行玉米近红外光谱的数据采集,交叉采集玉米单倍体、多倍体数据。数据处理时,将数据分为训练集和测试集两部分。依次对数据做预处理以消除噪声影响,做核变换将其投射到更高维度空间中增强可分性并进行特征提取,最后建立分类模型鉴别分析。分别统计采用不同的特征提取算法并建立模型鉴别测试的正确识别率。实验结果表明,采用核局部保持投影(KLPP)的特征提取算法的正确识别率更高、稳定性更好,在两组测试集上的正确识别率的均值分别达到95.71%和96.43%。通过分析可以得出,玉米种子的近红外光谱数据经过非线性变换(为高斯核变换)投影到更高维度的空间后,表现出更易于分类的分布特点,保持数据的局部特性也更利于后续的分类。这为玉米单倍体鉴定进一步研究提供了新的方向。

一种高吞吐率的系统Raptor码并行译码方法

在系统Raptor码译码中,针对高复杂度的高斯消元运算导致译码延时大、吞吐率低的问题,提出一种低延时高吞吐率的降维并行译码方案。该方案采用仅对少量丢包译码的低复杂度降维运算,替换对全部源数据包译码的高斯消元运算,降低译码延时;并针对降维译码采用全并行的硬件结构实现,提高译码吞吐率。依此方案,在Xilinx FPGA XC7K410T平台上实现系统Raptor译码器。测试结果表明,当网络丢包率在10-2以下时,译码数据吞吐率达到3.5Gbps,是相同硬件下采用高斯消元译码实现的80倍以上。

称重设备传感器零漂检测方法研究

数字化改造后的称重设备其称重传感器具有故障诊断的功能,但目前缺少针对称重传感器零漂故障诊断的方法。为此,文章提出了基于滑窗原理和零点采样序列标准差的零漂故障检测方法。首先对称重传感器的零点输出信号采样,然后利用滑窗取出其中的n个连续值,求出这n个值的标准差,最后用此标准差与正常输出标准差的比值作为检测依据。当比值大于设定阈值时,传感器存在故障,否则不存在故障。测试表明该方法能有效检测传感器的零漂故障。

单粒子软错误的数值仿真技术

介绍了辐射效应,重点讲述了单粒子软错误效应。说明了单粒子软错误产生的物理机理,包含直接电离、间接电离和电荷收集。明确了临界电荷标准和软错误截面等单粒子软错误的基本计算公式。着重阐述了GEANT4(核物理层级)、TCAD(半导体器件层级)、SPICE(简单的电路层级)和复杂电路级/系统级的多层级结构化的单粒子软错误数值仿真技术。最后,结合后摩尔时代微电子技术的发展趋势,展望了单粒子软错误研究的未来发展。

基于有源RFID的牧场定位技术研究

随着物联网技术的发展,无线传感网络对牧场管理显得日益重要。在原有可溯源射频识别(RFID)标签的基础上,牧场提出了增加生命体征监测及定位的需求。针对牧场对奶牛的实时监控管理需求,设计了一种能采集动物体温的有源RFID标签以及一种基于接收信号强度(RSSI)测距的定位算法。实现与测试了有源RIFD标签及定位算法,标签发射距离可达50 m,定位算法在20×20 m2范围内平均定位精度为1.39 m,满足牧场对奶牛定位及生命体征监测的需求。