磁场对球头阴极二极管特性的影响

 采用全电磁PIC粒子模拟方法研究了磁场对球头阴极二极管物理特性的影响。结果表明外加磁场主要是通过对二极管束流轨迹的改变来影响二极管的物理特性。由于外加磁场将约束其产生电子束的发散，结果使其空间电荷限制电流减小，其值在无外加磁场并且自磁场可以忽略时的空间电荷限制电流值的0.5~1倍范围内。当外加磁场足够强时，束流轨迹主要受外加磁场控制，二极管产生的电子束既不箍缩也不发散。强外加磁场条件下的空间电荷限制电流近似为无外加磁场时的一半；在无外加磁场条件下，在阳极处的束流半径随二极管电压电流的增大而减小，空间电荷限制电流增强因子随束流半径的减小而减小，随二极管电压电流增大而减小。这一系列结果是在二极管电流小于其自箍缩临界电流条件下得到的。     

低阻抗二极管产生的强流电子束能谱分布的数值模拟

 给出了低阻抗二极管产生的电子束能谱分布及外加磁场对二极管阻抗影响的数值模拟研究结果。结果表明，即使在外加电压恒定的条件下，二极管产生的电子束也具有一定的能谱分布，这说明用二极管电压、电流波形计算脉冲电子束能谱分布是不正确的。另外,外加磁场对低阻抗二极管的阻抗特性具有较大影响，其阻抗随外加磁场的增大而减小。分析认为这是由于外加磁场强度的变化改变了二极管中束电子的运动轨迹。当没有外加磁场或外加磁场较小时，低阻抗二极管产生的电子束发生自箍缩，此时二极管电流是自箍缩饱和顺位流；当外加磁场足够强时，电子束的自箍缩被抑制，二极管电流是没有箍缩时的空间电荷限制电流。束电流小于自箍缩临界电流的二极管其阻抗将不随外加磁场的变化而变化。     

一种编码式宽带多功能反射屏

提出了一种可控的宽带多功能反射屏.通过将射频微机电系统技术与反射屏设计相结合,首先设计了可编码式工作的单元,该单元具有工作频带宽、损耗小、控制简单的特点.由该单元基于不同编码矩阵构成的反射屏可以实现不同的功能.文中展示了多功能反射屏的极化旋转和捷变散射场性能.仿真结果表明:设计的反射屏在8.9—13.2 GHz频段范围内极化转化率高达90%以上,且在8.9—13.1 GHz频段范围内可实现10 d B以上的雷达散射截面减缩.实测结果与仿真结果基本一致.     

电磁超表面在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用研究进展

电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具,合适地设计成编码、随机、相位不连续、完美吸收器等超表面,就能够控制电磁波的散射以及反射特性,实现雷达散射截面的缩减。本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收等特性实现在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用。分析表明,编码超表面由不同的数字单元组成,其反射相位差在很宽的频段范围内满足恒定的关系,设计特殊的单元序列使入射的电磁波产生非定向散射,更高bit编码超表面更容易灵活调控电磁波;随机超表面通过调节阵元的尺寸实现宽带移相从而将金属目标特征性强的反射峰打散成一个无规律、杂乱的波,产生漫反射;不连续超表面由于相位不连续可使电磁波发生漫反射或者异常反射;吸收器通过合理设计结构尺寸实现吸收电磁波能量来减小反射。因此电磁超表面在雷达隐身、宽带通讯、成像等方面具有重要的应用前景。最后对电磁超表面在雷达散射截面缩减中应用的发展趋势进行了初步探讨,未来将向着宽带、柔性、大角度等方面发展。     

电控液晶光阀中的指向矢分布特性

液晶分子具有介电和光学各向异性,在外电场作用下,液晶指向矢将会重新分布,具有高效的光学相位调制能力.本文从实验和理论角度对电控液晶光阀的光学调制特性进行了研究,结果表明:光阀阈值电压约为4V,且当外加电压高于阈值电压时,液晶光阀的透射强度随外加电压表现出非周期性特性.根据液晶连续体弹性理论,对电场作用下液晶光阀的指向矢分布特性进行数值分析,分析结果表明液晶光阀对透射光强的非周期调制特性取决于液晶体系的偏转状态,为研究液晶的偏振光调制特性提供理论依据及实验基础.     

方环结构的宽频可调超材料滤波器

采用微控制电路加载技术控制超材料的等效介电常数和等效磁导率在不同时间的空间分布形式,实现空间滤波器中心频率的可调.设计了一种方环缝隙结构超材料滤波器,单元结构尺寸为18.5mm×18.5mm,通过在单元结构上加载变容二极管实现X波段内的连续可调.当变容二极管电容值从0.15pF增大到0.70pF时,仿真结果表明滤波器的中心频率从11.8GHz逐渐减小到10.5GHz,工作带宽为16.3%(10.2~12.0GHz),通带内的回波损耗最小值为22dB,插入损耗最大值为0.6dB.测试结果表明滤波器的中心频率从11.7GHz逐渐减小到10.3GHz,工作带宽为17.2%(10.1~12.0GHz),且通带内的回波损耗最小值为25dB,插入损耗最大值为0.5dB.     

基于可调石墨烯超表面的宽角度动态波束控制

可调控超表面可用于动态控制空间波束的方向,具有很高的应用价值.石墨烯是一种可调的二维材料,它的电导率可以通过外加电压控制,利用这一特性可设计基于石墨烯的可调控超表面.超表面控制反射波束时的理论依据是广义的斯涅耳反射定律.反射角度可通过沿超表面的相位梯度进行控制.但是这种方法有局限性,当超表面单元固定时,反射角度只能取有限个离散的值.本文设计了基于石墨烯的可调超表面,并采用一种基于卷积运算定理的波束控制方法,实现了反射波角度的大范围动态控制.在1.75 THz垂直入射平面波激励下,反射角度可以从5?变化到70?,间隔小于10?.数值模拟结果与理论计算结果一致.     

高效率和色稳定性的双超薄发光层的黄光有机电致发光器件

主要对rubrene黄光发光材料制作0.1nm厚度的超薄发光层的有机电致发光器件作了研究,并配合BCP空穴阻挡层探讨了对器件效率和色坐标稳定性的影响。双超薄rubrene发光层配合BCP空穴阻挡层的有机电致发光器件的性能得到了很好的改善,外加电压6V时,器件电流效率为6.35cd.A-1;外加电压10V时,器件发光亮度达到了7068cd.m-2。另外,在较大的外加电压驱动范围内,器件的色坐标一直保持在(0.49,0.49)。增加的发光效率和良好的色坐标稳定性主要是取决于空穴与电子的注入与输运平衡以及激子在超薄rubrene发光层中稳定性的复合平衡。     

含n＝k超薄金属膜的周期对称膜系的性质及窄带高反膜设计

本文阐述了n≈k的超薄金属膜与介质膜组成周期对称膜系的光学特性,并结合Ag、Al等膜层的高反特性提出了可见光区诱导窄带高反膜系结构,推导出膜系的反射率、反射峰值、反射半波带宽等光谱反射特性的近似公式,实验证实了理论设计和分析.同时也提出了设计红外和紫外窄带高反滤光片的方法.     

超高速电光采样技术中的电光晶体设计

提出了在高速电光采样技术中利用AlGaAs光波导作为电光晶体来传输飞秒激光,从而可以大大降低半波电压,提高探测的灵敏度.首先研究了在加电和不加电情况下激光在AlGaAs光波导中的传输特性,进而讨论了TE模、TM模的相位差与外加电压之间的关系.结果表明:加载电压与TE0模和TM0模在波导输出截面的相位差呈线性关系.尤其是,采用AlGaAs光波导来传输飞秒激光,可使半波电压比传统方法降低一个数量级,从而可使其对弱信号的探测能力大大提高.     

PIN管的延迟击穿性能初步实验研究

延迟击穿器件(DBD)是一种新型半导体开关。研究了国产PIN二极管的延迟击穿效应,主要进行了单管、串联双管和串并联多管阵列PIN二极管器件的延迟击穿实验。实验结果显示,单管、双管和多管阵列PIN器件都可以陡化输入脉冲前沿,获得快前沿的输出脉冲。单管工作电压2.2 kV,脉冲前沿陡度由095 kV/ns提高到1.37 kV/ns;双管工作电压4.2 kV,脉冲前沿陡度由1.7 kV/ns提高到2.3 kV/ns;多管阵列工作电压8.0 kV,脉冲前沿陡度由2.4 kV/ns提高到3.2 kV/ns。     

GaAs PIN二极管电热特性

通过T-CAD软件建立了PIN二极管的电学模型和热学模型,模拟了PIN二极管的稳态与瞬态特性。研究了PIN二极管器件在正反偏压和脉冲电压下的电学特性及热学特性,讨论了PIN二极管的I层厚度与温度的关系,模拟得到了不同I层厚度的稳态与瞬态响应曲线、得到了与器件内部温度的关系。模拟结果表明:随着I层厚度的增加,器件内部最高温度增长减慢,器件内部最高温度区由结区位置向器件的中间位置移动。     

非线性偏置条件下隧道二极管中的触发振荡

本文提出了一类在非线性偏置条件下,由N-型负阻器件构成的具有三个奇点(其中有两个奇点在负阻区)的触发振荡电路。借助于点变换方法研究了该电路的工作特性。分析表明,所提出的电路具有足够宽的触发振荡工作区。用隧道二极管进行了实验,实验结果与理论有较好的符合。     

续流二极管续流瞬态反向恢复电压尖峰机理研究

电力电子变流装置中的开关续流元件功率二极管由续流到截止转换的反向恢复过程中会在负载上产生电压尖峰,且短时续流下电压尖峰会很大,极易造成器件过压失效. 为了有效指导电力电子装置的可靠性设计,基于半导体物理和功率二极管基本结构,深入论述了PIN结构续流二极管开关瞬态工作机理,利用存储电荷的分析方法推导出二极管续流瞬态下的反向恢复电压尖峰机理及其随续流时间的变化规律:电压尖峰在短时续流下较大,随续流瞬态时间的增大而减小. 以绝缘栅双极型晶体管和续流二极管组成的两电平半桥逆变单元为例进行实验,结果表明:二极管续流瞬态发生反向恢复的电压尖峰随续流瞬态时间的增大近似呈指数规律减小,待续流电流稳定后,电压尖峰趋于常数,并最终随着续流过程的结束而进一步减小直至恒定,验证了理论分析的正确性. 对完善续流二极管反向恢复机理以及提高电能变换装置的可靠性具有一定的理论意义和应用价值. 关键词： 续流二极管 正向导通 反向恢复 电导率调制     

忆阻混沌电路的分析与实现

具有记忆功能的忆阻器是除电阻器、电容器和电感器之外的第四种基本二端电路元件. 提出了由φ-q平面上的一条三次单调上升的非线性曲线来确定的光滑磁控忆阻器,它有着斜"8"字形的类紧磁滞回线的伏安特性曲线. 采用此忆阻器和负电导构成的有源忆阻器替换蔡氏混沌电路中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻器的混沌振荡电路. 此外,利用常规的运算放大器和乘法器等元器件给出了有源忆阻器的等效电路实现形式. 理论分析、数值仿真和电路仿真结果一致,均表明忆阻混沌电路的动力学行为依赖于忆阻器的初始状态,在不同初始状态下存在混沌振荡、周期振荡或稳定的汇等不同的运行轨道. 关键词： 忆阻器 混沌电路 初始状态 等效电路     

含有源频率选择表面可调复合吸波体

基于传输线等效理论,设计了含有源频率选择表面(active frequency selective surface,AFSS)的三层可调复合吸波体,第一层是表面层,为AFSS衬底;中间层是AFSS层,由频率选择表面(frequency selective surface,FSS)和PIN二极管阵列构成;第三层是介质层.反射率测量结果表明,通过调节PIN二极管阵列偏置电压可以动态调节吸波体反射特性,在偏置电压为5 V时,可获得最佳吸波性能,在5—15 GHz和5.3—13 GHz频段分别可获得-8 dB和- 关键词： 频率选择表面 复合吸波材料 反射率 PIN二极管     

Metal/TaN (≈5 nm)/Si diode fabricated by DC magnetron sputtering

Metal/ultrathin Tantalum Nitride (TaN)/p-Si (MTS) diodes were fabricated using dc magnetron reactive sputtering to form the ultrathin (5 nm) resistive TaN layer. The diode quality factor and barrier height were directly related to the substrate arrangement during sputtering of the ultrathin TaN layer. An effective barrier height of 0.75±0.01 eV and near-unity diode quality factor were observed while the plane of the substrate was perpendicular to that of the target. However, an effective barrier height of 0.78±0.01 eV and a diode quality factor around 1.15±0.02 were seen while the substrate was parallel to the target. Thermal stability of the as-deposited diodes was studied using elevated-temperature treatment with different time intervals at 100°C and 150°C, respectively. Thermal stability of the MTS diodes was also related to the substrate arrangement during sputtering.     

The use of controllable photonic band gap (CPBG) materials: An antenna application

In this paper, we theoretically and experimentally demonstrate the capability to realise controllable photonic band gap (CPBG) materials applied to the conformation of the radiation pattern of a planar antenna at 12 GHz. The CPBG materials studied are variable capacitance and conductance lattices fabricated with high frequency PIN diodes soldered along wires or metallic stripes on dielectric printed boards. Depending on the diode bias, the transmission factor of the lattice is controlled. Then, the emitted radiation of an antenna can be either transmitted or totally reflected by the material. In the transmission state, the antenna radiation is angular filtered by the CPBG material. In that case, it behaves like a controllable electromagnetic lens in the allowed frequency domain of the material.     

Transmission Reflection Integrated Programmable Metasurface for Real-Time Beam Control and High Efficiency Transmission Polarization Conversion

The functional versatility and flexibility of multifunctional metasurfaces are of great significance for the application of electromagnetic (EM) metasurfaces in military stealth, holographic imaging, base station antennas, and other fields. Nevertheless, the functions of active programmable coding multifunctional metasurfaces are mostly reflective or transmissive, and the research on active multifunctional metasurfaces with transmission and reflection integration is still in its infancy. Here, a transmission reflection integrated active programmable coding metasurface is proposed to manipulate the transmission and reflection of different polarized electromagnetic waves independently in real time. As a proof of concept, a metasurface that can implement diverse programmable functionalities is designed. Numerical and experimental results indicate that the strategy has excellent performance in beam control and polarization conversion, which provides tremendous potential for extending highly integrated multifunctional devices.     

On the use of large pixel PIN diode array in plasma diagnostics

Silicon PIN diodes tailored for x-ray diagnostics of high-temperature plasmas were investigated. Their spectral responsivity was determined from the direct calibration of the diodes by x-rays and indirectly through the bombardment by monoenergetic electrons, the accuracy of the calibration amounts to 11.5 %. The single diodes are used in combination with an absorption foil technique, the large pixel PIN diode array was utilized in a compact spectrometer for monitoring the electron temperature and density of laser produced plasma. The construction of the spectrometer and an example of experimental results are presented.The authors would like to thank M. Chvojka, B. Kralíková, K. Maek, J. Skála and other scientists from the staff of laser system Perun for the assistance in interaction experiments and E. Tegeler and M. Krumrey of the Radiometric Laboratory of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt at the electron storage ring BESSY for measuring the diode responsivity in VUV spectral region.