面向空间应用的GaN功率器件及其辐射效应

研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在GaN功率器件中造成的退化和损伤机制进行分析与讨论。研究结果显示：GaN功率器件具有较强的抗总剂量能力,但是抗单粒子能力较弱,易发生漏电和单粒子烧毁,且烧毁点多发生在栅极边缘的漏侧。对GaN功率器件辐照损伤机理的研究缺乏权威理论,有待进一步探索,为其空间应用提供理论支撑。目前,平面结构的GaN功率器件是主流的技术方案,单片集成及高频小型化是GaN功率器件未来发展的方向。     

雷电电磁脉冲对数字电路的干扰机理研究

通过对雷电电磁脉冲与数字电路的能量耦合途径分析 ,提出了器件地概念 ,在电磁脉冲作用期间 ,电路中的器件地出现瞬态电位差 ,造成电路误翻转或损坏 ,这是电磁脉冲对数字电路的主要干扰机理。通过对非门和多谐振荡器单元的实验 ,证实了这一结论。     

22 nm全耗尽型绝缘体上硅器件单粒子瞬态效应的敏感区域

基于3D-TCAD模拟,研究了22 nm全耗尽型绝缘体上硅(fully depleted silicon-on-insulator,FDSOI)器件单粒子瞬态(single-event transient,SET)效应的敏感性区域。对比了使用单管和使用反相器来研究器件SET敏感性区域的方法,从而分析实际电路中重离子轰击位置对22 nm FDSOI器件SET敏感性的影响,并从电荷收集机制的角度进行了解释。深入分析发现寄生双极放大效应对重粒子轰击位置敏感是造成器件不同区域SET敏感性不同的原因。而单管漏极接恒压源造成漏极敏感性增强是导致单管与反相器中器件SET敏感区域不同的原因。修正了FDSOI工艺下器件SET敏感性区域的研究方法,与单管相比,采用反相器进行仿真,结果更符合实际情况,这将为器件SET加固提供理论指导。     

用三参数旋转体模型描述的大形变核内核子的单粒子能级

用｛ｃ,ｈ,ａ｝三参数旋转体模型描述可以大幅度变化的原子核形状,通过合理选取与三参数有关的核子单粒子势,用基矢展开法求解单粒子运动Ｓｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程,用矩阵对角化方法求出了与核形状有关的核子单粒子能级。分析表明,本文计算出的单粒子能级是合理可信的,可用于计算大形变核之形变位能的壳修正和对修正。此工作在裂变动力学模拟计算中是不可缺少的。     

某自动补弹系统翻转机构的设计及仿真

描述了某小口径舰炮补弹系统中翻转机构的功能和设计要求,设计了一种新型的翻转机构,通过使用ADAMS机械系统动力学仿真软件建立动力学模型并仿真分析计算,得到翻转机构的动力学曲线和运动规律,仿真数据与理论计算数据相一致,结果表明ADAMS软件对复杂模型的仿真准确可靠;在能满足使用性能的前提下,最终选取采用拨8个弹的翻转架,同时对以后进一步改进优化具有参考价值。     

神经形态器件现状与未来

为解决现有冯·诺依曼计算机面临的低智能、高能耗、低容错等问题,"类脑计算"应运而生。"类脑计算"借鉴大脑的体系结构和信息处理方式,基于神经形态器件构建逻辑与存储相融合的计算硬件,旨在实现更为灵活和智能的信息处理与计算模式。在阐述"类脑计算"起源与发展现状的基础上,研究了人脑神经网络信息处理机制,重点介绍了神经形态器件的研发态势。神经形态器件作为类脑计算芯片和系统的基本组成单元,对于类脑智能的实现至关重要,因此研发能够高精度模拟生物突触、神经元信息处理功能的微纳器件是当前的研究热点。     

室温下单电子晶体管3种临界尺寸的确定

为使单电子晶体管达到实际应用的地步,开展室温条件下相关研究成为必然。从正统理论出发,推导、计算出室温条件下单电子晶体管能否正常工作的库仑岛临界尺寸:存储器件为6.5nm,逻辑器件为1.5nm;本文还推导和计算出单电子晶体管室温下发生能量量子化效应的临界尺寸:4.7nm,并对这3种临界尺寸进行了验证和分析。另外,通过比较分析本文还得出了室温条件下,所有逻辑器件均必须考虑能量量子化效应,所有存储器件应尽量考虑能量量子化效应的结论。分析结果表明,库仑岛临界尺寸的确定对单电子晶体管的实际应用具有重要意义。     

差动轮系在火炮补弹系统中的应用与分析

描述了某小口径火炮补弹系统的特点,设计了一种新型的差动轮系翻转机构。通过使用ADAMS机械系统动力学仿真软件建立动力学模型并仿真分析计算,得到翻转机构的动力学曲线和运动规律,仿真数据与理论计算数据相一致,结果表明ADAMS软件对复杂模型的仿真准确可靠,对以后的优化设计具有一定的参考价值。     

相邻磁化磁体单元磁场等效合并特性分析

为了研究物性相同的相邻磁化磁体进行磁场等效拟合为单磁体的合理性,基于圆环电流理论磁体单元建立了相邻磁化磁体磁场计算模型;通过计算相邻磁体空间球面上的磁场,以等效磁场模量绝对误差最小建立了单磁体物性参数等效拟合反演目标函数,使用遗传模式搜索算法进行了反演参数求解。研究结果表明:拟合单磁体与原相邻磁化磁体单元的磁远场分布一致,磁场等效拟合磁通密度模相对误差随拟合球面半径增大而减小,同一球面上相对误差随外磁场夹角增大而先增大后减小,相对误差与材料磁各向异性及单元绝对边长无关。研究结果论证了磁化磁体单元磁场等效合并的合理性,能够为隐蔽性铁磁体所致磁异常数值模拟单元合并提供理论依据与误差评价准则。     

等离子体粒子模拟中的改进型Borris旋动粒子方法

将等离子体粒子模拟中得到广泛应用的Borris旋动粒子方法进行了改进,用于精确求解相对论Lorentz运动方程。这种改进型Borris旋动方法在模拟粒子在强磁场中的动力学行为时仍具有相当高的计算精度,且耗费计算量较小。将改进型Borris旋动方法应用于等离子体粒子模拟中,尤其适用于模拟超强激光与等离子体的相互作用。     

卫星固态存储器数据容错设计与机制

卫星数据传输系统的可靠性面临着空间粒子效应、信道干扰等多重威胁。在介绍数据传输系统关键设备星载大容量固态存储器设计与实现的基础上,从管理信息、数据位流、星地链路、文件传输四个方面构建容错机制,综合应用汉明编译码、RS编译码、低密度奇偶校验码编码等数据检纠错技术,增强存储器管理信息、存储数据、信道传输的容错性能。在实际型号任务固态存储器的基础上,结合CCSDS文件传输协议提出基于自动重传机制的文件可靠传输设计,提高数据传输全流程的容错性能。固态存储器使用多级流水写入、总线并行扩展等技术,吞吐率理论上接近900Mbps,容量达到256Gb。     

基于DICE单元的抗SEU加固SRAM设计

DICE单元是一种有效的SEU加固方法,但是,基于DICE单元的SRAM在读写过程中发生的SEU失效以及其外围电路中发生的失效,仍然是加固SRAM中的薄弱环节.针对这些问题,提出了分离位线结构以解决DICE单元读写过程中的翻转问题,并采用双模冗余的锁存器加固方法解决外围电路的SEU问题.模拟表明本文的方法能够有效弥补传统的基于DICE单元的SRAM的不足.     

一种新型SEU/SET加固鉴频鉴相器设计

分析验证了传统D触发器型PFD结构的SEE敏感性,提出了一种新型的SEU/SET加固鉴频鉴相器,SPICE模拟结果表明该结构功能正确,对于1GHz的时钟信号,鉴频鉴相的精度可达0.8rad.锁相环的整体模拟结果表明,抗辐照的PFD与传统的PFD相比,锁相环的电学性能没有改变,锁定时间保持一致.对传统D触发器型PFD和设计加固的PFD进行了遍历轰击模拟,结果显示,提出的抗辐照PFD加固效果非常明显,敏感节点的数目可以降低80%左右.     

静电放电对电子装置的危害机理分析与模型研究

本文介绍了静电放电(ESD)对电子装置的危害,分析了半导体器件受ESD影响而失效的机理,及ESD对电子设备形成干扰的途径,介绍并分析了六种ESD模型,即人体模型(HBM)、带电装置模型(CDM)、场感应模型(FIM)、机器模型(MM)、增强型场模型(FEM)或金属体模型(BMM)、电容耦合模型(CCM)。     

论信息技术在教学设计中的应用

本文结合教学设计的基本理论和方法,阐述了信息技术在教学设计中应遵循的学习原理和学习条件,分析了在三种类型教学设计中信息技术的应用应该得到加强,提出了在教学设计中合理应用信息技术的几点建议。     

结构设计对混响室场性能影响的仿真研究

通过仿真计算,分别研究了尺寸比例设计对混响室场均匀性的影响和体积变化对混响室电场强度大小的影响。数据结果表明：混响室内工作区域的场均匀性随着混响室长／宽比值增大而变差,且为获得场均匀性较优的测试环境,长宽比例应〈2。同时证明了混响室存在一临界体积上限,小于临界体积上限时,随着体积的增大,室内的电场强度逐渐减小,场均匀性逐渐提高;达到临界体积上限后,室内的场均匀性开始变差,混响室逐渐丧失对电磁波的混响作用。通过仿真计算得出混响室模型临界体积上限为10^4m^3。     

长杆射弹对钢纤维混凝土靶开坑特性的实验研究

为考察射弹对钢纤维混凝土靶的侵彻特性,采用57mm轻气炮,进行了小尺寸模拟射弹对钢纤维混凝土靶(钢纤维的体积分数为2%)的侵彻实验。实验中观察了钢纤维混凝土靶的开坑形状,测量了射弹的击靶速度,并且采用注沙法测出靶体的开坑体积,计算出射弹对靶体的侵彻体积,得到了长杆射弹的动能与侵彻体积的关系。引入射弹单位面积的冲击动能和靶体单位侵彻体积的冲击动能,结合钢纤维混凝土靶的实验数据,考察了两者之间的关系。     

锰硅化合物Mn4Si7能带结构的研究

MnSi1.7在光电子器件领域有广泛的应用前景.由于化合物结构的复杂,对MnSi1.7能带结构的研究仅限于实验上,而且不同实验测量的能隙值不同.首次利用"第一性原理",对MnSi1.7(Mn4Si7相)的电子特性进行了理论计算.计算结果表明,MnSi17(Mn4Si7)具有0.83 eV的直接能隙,这预示了MnSi1.7在光电上有着重要的应用前景.     

基于加速寿命试验的晶体管静电放电潜在性失效的研究

对高频小功率硅双极结型晶体管2SC3356进行静电放电试验,并利用加速寿命试验原理对两组器件进行加速寿命试验。采用Arrhenius模型对试验结果进行计算分析,发现低于损伤阈值的ESD注入可以使器件的寿命缩短,得出ESD可以在高频小功率硅双极结型晶体管内部造成潜在性失效,使得器件寿命缩短。     

短纤维复合材料的随机微结构力学分析

利用随机介质微观力学方法对纤维大小、方向随机分布的短纤维复合材料弹性模量进行了计算。给出了与微观性能相联系的复合材料弹性模量计算公式。对铝基碳化硅增强短纤维复合材料进行了计算及实验验证。