吸收倍增分离式雪崩光电二极管的噪声模型研究

针对雪崩光电二极管吸收区与倍增分离的特点及其噪声特性,在已经存在的SAM-APD的电路模型的基础上,应用载流子的速率方程,建立SAM-APD的噪声电路模型.仿真结果表明,该模型的输出特性与实际器件的实验数据基本相符.该模型也为APD器件的工艺制造奠定了一定基础.     

基于神经网络的雪崩光电二极管SPICE模型构建

针对雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode， APD）雪崩前后电流数量级相差大、I-V特性曲线变化剧烈的特点，在对I-V特性数据进行对数化、归一化预处理的基础上，采用浅层神经网络完成I-V函数拟合，并进一步优化神经网络结构以提升模型准确性. 在此基础上，使用Verilog-A硬件描述语言实现APD的SPICE模型，并应用Cadence软件设计电路验证模型的有效性和准确性，引入相对误差评估模型的准确度.结果表明：优化后的神经网络学习的I-V特性函数与TCAD仿真数据的均方误差损失为2.544×10-7，SPICE模型验证电路采样数据与TCAD仿真数据的最大相对误差为3.448%，平均相对误差为0.630%，构建SPICE模型用时约50 h，实现了高精度、高效率的器件SPICE模型构建，对新型APD的设计与应用具有重要指导意义.     

雪崩光电二极管数控偏压源的设计

为保证雪崩光电二极管(APD)在温度变化的情况下始终处于最佳工作状态,人们研究了多种偏压控制方案。针对传统的偏压控制存在的缺陷,文章从APD的倍增机理出发,分析了温度对雪崩增益的影响,得到偏压与温度的特性曲线。基于偏压的虚警控制原理,利用单片机便于数据处理和存储的特点,设计了一个自动跟踪雪崩管击穿电压的数控偏压电路。该电路能在温度大幅度变化的情况下保证APD正常工作,适合于高频连续信号检测的光电系统。     

水下航行体尾迹激光雷达探测系统的研制

研制了水下航行体尾迹激光雷达探测系统样机,用于对水下航行体尾迹中低密度微气泡群进行探测．在水下光探测领域设计并采用了收发同轴光学系统,获得了180°后向散射信号．通过对比分析发现：雪崩光电二极（APD）比光电倍增管（PMT）在水下应用背景下更具优势,因此采用APD作为探测系统核心光接收器件．设计了双模式APD自适应温控...     

APD光子计数图像的蒙特卡洛仿真与实现

该文应用统计光学理论研究微光成像;结合雪崩光电二极管(APD)光子探测器件的工作特点,采用蒙特卡洛方法模拟光子计数图像的成像过程。结果表明,通过基于器件特性和光子运动统计规律的仿真实验可以获得光子计数图像。以仿真流程为依据搭建了固态APD光子计数成像实验系统。在10-5lx环境照度下,通过对目标扫描得到一系列光子计数值。将光子计数数据进行存储和运算,恢复了光子计数图像。实验证明,基于APD的成像系统可以实现微光环境下目标的二维探测成像。     

采用MAX6605实现APD最佳偏压温度补偿

讨论了APD(Avalanche Photodiodes)最佳倍增增益特性,并在此基础上介绍了一种采用模拟温度传感器MAX6605实现APD最佳偏置电压温度补偿的方法．阐述了电路的主要设计要点,对电路性能进行了分析．实践表明,电路工作性能良好,各项指标均符合要求,达到了预期效果。     

基于ADL5317的APD传感器的偏压联控工作方式

文章提出了一种基于ADL5317的APD光电二极管传感器的反向偏压设置方式和稳定传感工作方案。在分析外界条件变化时APD传感器各项参数变化规律的基础上,结合APD传感器要求的特殊工作条件和光电变换特性,以及ADL5317的性能特点和内部功能模块的作用,重点阐述了ADL5317对APD传感器的偏压控制方式和镜像电流监测方式,给出了使用ADL5317对APD光电传感器进行偏压综合调控的方法和APD倍增因子稳定方案。研究结果针对APD传感器在外界条件变化时,保持其光电变换特性基本稳定,雪崩增益基本恒定方面,提供了一种解决方案。     

基于单片机的APD参数测试系统设计

雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度、高速度的光电器件,是光纤接入的必备核心器件。其性能测试在业界一直存在成品率低、生产效率不高、精度低、不能大规模用于生产测试等问题。本测试系统采用单片机控制,具有价格低廉,效率高等特点,与国外普遍使用的数字源表来测量APD参数相比具有明显的优势。     

基于multiSIM环境下的混杂系统仿真

混杂系统的仿真通常是在MATLAB环境下进行的，如果要用电路来实现混杂系统的监控器，还需要做数学模型到电路模型的映射并对电路模型再进行仿真．笔者提出了基于multiSIM环境下的混杂系统仿真方法，可直接得到系统监控器的电路模型．用模拟电路来模拟混杂系统的连续时间子系统，其离散事件子系统用Petri网建模，并对模型用VHDL编程，经编译、仿真后封装成器件，将两部分电路相互连接，通过multiSIM仿真，获得混杂系统的性能．文中通过一个液位控制系统实例具体介绍了这一方法，其仿真结果证明了该方法的正确性．这对于混杂系统的研究，以及片上嵌入式系统的设计都具有重要的意义．     

混合封装电力电子集成模块内的传热研究

采用混合封装电力电子集成模块的热模型对模块内功率电路向驱动保护电路印刷电路板(PCB)的传热进行了研究，确定了功率器件在不同的发热量下器件和驱动保护电路PCB上的最高温度．实体模块的测试结果与热模型的计算结果良好的一致性表明：功率器件到模块内铜基板底面间的热阻为0．45℃／w；驱动保护电路PCB受功率电路的传热影响显著；在自然对流散热的情况下，功率器件的温度达到85℃左右时，PCB上的最高温度已接近70℃，此时功率器件的发热量为45W．     

自扫描光电二极管CL512J型列阵的研究

为了满足光电二极管列阵不同类型的应用需要,新研制了 ＣＬ５１２Ｊ型光电二极管列 阵传感器．论述其工作原理,重点对器件进行了设计方面的研究：包括光敏元的设计、扫描 电路的设计和版图的设计分析．指出了工艺制造中的关键技术．最后给出了ＣＬ５１２Ｊ型器件 的光电参数和电学参数的测试结果,表明该器件具有显著的优点,将会在光电检测领域内得 到应用,达到国内先进水平．     

穿通增强型硅光电晶体管的结构及参数优化

为克服各种常用光电探测器件的缺点, 对穿通增强型硅光电晶体管进行了结构优化和参数优化。将窄基区穿通晶体管仅在一侧与宽基区光电晶体管复合的传统结构, 改进为窄基区穿通晶体管在中间, 两侧各复合一个长度减半的宽基区光电晶体管。同时, 对不同窄基区宽度下的暗电流、 光生电流及光电响应率等随偏压变化的电学性能和光电转换特性进行仿真, 得到窄基区宽度最优参数。然后对优化后的器件在不同光强下的光生电流和光电响应率随偏压的变化进行了仿真, 分析了器件在不同光强下的响应特性。结果表明, 当窄基区宽度为0.6 μm时, 器件性能折中达到最优, 在0.5 V偏压下, 器件暗电流仅为1 μA;入射光功率密度为10^-7 W/cm²时, 器件响应率高达4×10⁶ A/W。     

基于PSPICE的声表面波器件仿真研究

采用电路网络理论得到与SAW器件具有相同幅频特性的等效电路模型,且应用PSPICE进行仿真,仿真结果与理论分析基本一致,验证了SAW器件等效电路模型的正确性.     

电路与器件的混合模拟方法

以二级牛顿算法为基础提出了电路与器件的混合模拟方法，从而实现了一个有效的混合仿真工具。提出了一种通用的数值器件模型，可以适用于所有器件仿真工具所包含的新器件和由此组成的电路，并在计算机网络上实现了混合模拟的并行计算，大大提高了运算速度。这种方法使人们在新器件设计的同时能够很方便地进行电路级模拟，从而为新器件和新电路的发展和应用提供了强有力的模拟工具。     

光电耦合器的小信号交流模型及其应用

本文从器件的外特性出发,提出光电耦合器的小信号交流模型,并指出模型参数的获取方法。将模型用于模拟信号光电耦合隔离电路的分析中,由PSPICE电路模拟程序作交流分析,所得结果与实验数据完全一致。从而证实该模型是简单、实用和精确的。     

隧穿电流影响下的小尺寸电路设计

对于具有超薄的氧化层的小尺寸MOSFET器件,静态栅隧穿漏电流的存在严重地影响了器件的正常工作,基于新型应变硅材料所构成的MOSFET器件也存在同样的问题.为了说明漏电流对新型器件性能的影响,利用双重积分方法提出了小尺寸应变硅MOSFET栅隧穿电流理论预测模型,并在此基础上,基于BSIM4模型使用HSPICE仿真工具进行了仔细的研究,定量分析了在不同栅压、栅氧化层厚度下,MOSFET器件、CMOS电路的性能.仿真结果能很好地与理论分析相符合,这些理论和实验数据将有助于以后的集成电路设计.     

基于开关周期平均模型的仿真分析

采用PWM三端器件的开关周期平均化模型,建立了主要DC/DC变换器拓扑———Buck、Boost、Buck-Boost的统一的、适用于PSPICE软件的仿真模型.进行了上述变换器在CCM和DCM状态下仿真模型的推导,采用此模型进行仿真,具有速度快、实现简单且符合实际电路需求的特点.应用该模型,给出了Buck变换器的仿真实例.     

基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。     

BUCK型变换器的不同工作模式分析与仿真

针对BUCK变换器的基本原理研究,分析BUCK型变换器CCM、DCM、BCM在三种不同模式下电路参数及特点,推导出不同模式下稳态电压增益和连续模式下纹波电压等电源参数公式,利用Simulink搭建BUCK变换器模型,在仿真模型中,设计不同电感、电容、开关频率等电路参数输入,输出电流及电压仿真波形,且与理论值进行比较,基本一致。实验结果表明,该仿真模型便于了解不同模式下BUCK变换器的工作特性、电路参数及对无源器件的选择。     

分布式光纤测温系统中 APD 探测电路设计

为提高基于拉曼散射分布式光纤测温系统整体的探测精度并增加探测距离, 设计了性能优良的 APD (Avalanche Photo Diode)探测电路。 对光电探测器件工作技术参数进行分析, 选定响应度高和带宽范围大的雪 崩二极管作为转换前端, 采用高精度快速集成运算放大芯片 CLC425 设计带有滤波的多级放大电路。 实验结果 表明, 该电路实用可靠, 具有响应速度快、 精度高和宽带大(100 MHz)的特性, 可有效提高拉曼测温系统的动 态精度和测温范围。