基于负微分电阻特性的SET/CMOS反相器

基于单电子晶体管(SET)和PMOS管串联产生的负微分电阻(NDR)特性,提出了一种新型的SET/CMOS反相器.该反相器利用NDR特性与NMOS负载管的电流-电压特性构成两个单稳态点,实现反相功能.应用HSPICE仿真器,采用精准的单电子晶体管的子电路模型及22nm CMOS预测技术模型对该反相器进行仿真,结果表明:该反相器的功能正确,具有比传统CMOS反相器更低的功耗;与其它单电子反相器相比,该反相器可在室温下实现输出电压全摆幅,且具有较低的传输延迟.     

电解液栅型碳纳米管场效应晶体管的实验研究

由于碳纳米管具有独特的结构和性能,因而一直受到人们的关注.对于包括碳纳米管场效应管在内的分子元件的研究方面尤其令人注目.笔者研究了具有电解液栅的碳纳米管场效应晶体管,研究中所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成的.衬底材料是平面玻璃,Fe/Ni混合物用作催化剂.对具有Ag电极的多壁碳纳米管晶体管作了优化设计制造,并利用KCl溶液作为栅极.实验结果表明,电解液栅型碳纳米管晶体管(FET)呈现出良好的电流-电压特性曲线.在栅压2 V时,其跨导约为0.5 mA/V.并对获得的研究结果进行了讨论.     

碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

新型垂直沟道的NPN型偶载场效应晶体管的设计及特性

研制了一种新模式的半导体场效应晶体第－－垂直沟道的偶载场效应晶体管（VDCFET），这种结构可以避免现有光刻技术的制约，使用常规的半导体双极晶体管工艺，既可把有效沟道长度减短，大大提高器件的速度，又可将电源电压降低到小于1V，大幅度降低功耗，改进其电学性能。本器件可应用于高频电路、D触发器、环振电路及反相器等重要电路。从纵向和横向报道了器件的设计思想，并给出了器件特性的测量结果。     

基于SET/MOS混合结构的奇偶校验码产生电路的设计

基于单电子晶体管(SET)的库仑振荡效应和多栅输入特性,利用SET和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS管)的互补特性,设计了基于SET/MOS混合电路的奇偶校验码产生电路.利用HSPICE对所设计电路进行仿真验证,结果表明,该电路能够实现产生奇偶校验码的功能.该SET/MOS混合电路的实现只需要1个PMOS管、1个N...     

基于CNFET的高速低功耗三值灵敏放大器设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)和灵敏放大器原理的研究,提出了一种基于CNFET的高速低功耗三值灵敏放大器设计方案。该方案首先剖析三值反相器电路结构,采用交叉耦合反相器作为三值锁存器;其次结合输入输出信号分离方法,提高放大差分信号速度;然后利用使能信号控制电路状态,降低三值灵敏放大器功耗。采用32nm CNFET标准模型库进行HSPICE仿真,结果表明所设计的电路逻辑功能正确;芯片成品率高达96.48%,具有较强的稳定性,且与利用CMOS设计的二值灵敏放大器相比工作速度提高64%,功耗降低83.4%。     

基于非晶氧化物TFTs的反相器设计

针对单极型非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)逻辑电路存在较大功耗等问题,提出一个采用动态负载的三级架构反相器.该反相器基于Pseudo-CMOS(伪互补金属氧化物半导体)拓扑结构,采用由输出信号驱动的动态负载替代Pseudo-CMOS反相器中的二极管连接负载,使输入级的输入管与负载管驱动信号互补,实现反相器零静态电流,并弱化了功耗与摆幅的制约关系.基于TFT的电流公式,讨论了反相器中晶体管的宽长比对输出摆幅和功耗的影响,通过优化晶体管的宽长比进一步提高输出摆幅,降低电路功耗.在Silvaco软件中仿真验证结果表明:在相同的工艺条件下,与Pseudo-CMOS反相器相比,采用动态负载的三级架构反相器输出摆幅提高了13.13%,并显著降低了静态电流.     

BJMOSFET频率特性的模拟分析

提出了双极MOS场效应晶体管(BJMOSFET)的高频等效模型,定性分析了BJMOSFET的各种寄生电容及其影响,利用PSPICE9器件库中现有的元器件建立BJMOSFET频率特性模拟分析的等效电路,通过提取模型参数,运用电路模拟软件PSPICE9的多瞬态分析法对。BJMOSFET的频率特性进行了模拟仿真,与相同结构参数和同等外界条件的传统MOSFET比较,BJMOSFET具有较小的总电容、较宽的通频带、良好的小信号瞬态特性和很小的大信号失真,证明了BJMOSFE比MOSFET具有更好的频率响应特性。     

面向SWCNT-FET制造的介电泳装配技术

针对单壁碳纳米管(SWCNT)场效应晶体管(FET)制造过程中面临的SWCNT装配问题,采用介电泳技术实现SWCNT在微电极上的有效装配.对SWCNT在非均匀电场中所受到的介电泳力进行了相关理论分析,利用COMSOL多物理场耦合软件模拟了介电泳驱动电场,并做了大量装配实验,获得了高效装配SWCNT所需的实验参数.AFM扫描观测及电特性测试验证了这种方法的有效性,同时也为其他一维纳米材料纳电子器件的装配制造提供了借鉴.     

碳纳米管用于场效应晶体管的应用研究

 传统硅晶体管在微小化方面遇到瓶颈,碳纳米管作为一维量子材料,成为未来晶体管最具潜力的候选者。介绍了几种典型的碳纳米管场效应晶体管结构的基本工作原理及独特性能;着重介绍了近年来几种常见的碳纳米管场效应晶体管,并结合其结构与工作原理,论述了一系列技术革新和性能改进;总结了碳纳米管场效应晶体管未来需解决的几个重要问题。     

引入空载电压增益补偿的微网非同型逆变器协同控制

通过特性分析,提出非同型逆变器存在空载电压增益和等效输出阻抗的失配问题.推导阻性下垂控制下非同型逆变器并联的功率均分条件,进而提出一种引入空载电压增益补偿的改进下垂控制策略和虚拟阻抗法,提高非同型逆变器空载电压增益和等效输出阻抗的匹配程度.仿真结果表明:在非同型逆变器协同控制中,文中方法能够有效地提高系统的功率均分性能.     

混合九电平逆变器的脉冲宽度调制

为实现混合九电平逆变器在变压变频调速场合中的应用,该文在分析混合九电平逆变器脉冲宽度调制(PWM)方法的基础上,深入研究了混合九电平逆变器的死区效应,并提出一种改进的补偿方法。同时,为保证混合九电平逆变器的运行安全,采用注入零序电压的方法来控制H桥辅助逆变电路的电容电压平衡。实验结果验证了电容电压平衡控制方法的有效性,而且采用改进的死区补偿方法能够补偿死区效应导致的不正常脉冲,使得混合九电平逆变器能输出较好的电压波形,输出电压总谐波畸变率小于3%。     

工频SPWM逆变电源输出电压的变结构控制

分析了影响５０Ｈｚ ＳＰＷＭ 逆变电源输出电压特性的因素;针对其输出电压控制特性中存在的由于滤波网络导致反馈信号延迟大,进而引起电压超调量大、调节时间长等问题,提出了一种在反馈通道中加入特殊变结构控制的方法,将死区非线性控制与微分加相角超前网络结合起来,以解决电压控制中动、静态特性问题．实验证明该方法是非常有效的．     

Applications of cascade multilevel inverters

Cascade multilevel inverters have been developed for electric utility applications. A cascade M-level inverter consists of (M-1)/2 H-bridges in which each bridge‘s dc voltage is supported by its own de ca-pacitor. The new inverter can : ( 1 ) generate almost sinusoidal waveform voltage while only switching one timeper fundamental cycle ; (2) dispense with multi-pulse inverters‘ transformers used in conventional utility in-terfaces and static var compensators; (3) enables direct parallel or series transformer-less connection to medium- and high-voltage power systems. In short, the cascade inverter is much more efficient and suitable for utility applications than traditional multi-pulse and pulse width modulation (PWM) inverters. The authors have experimentally demonstrated the superiority of the new inverter for power supply, (hybrid) electric vehicle (EV) motor drive, reactive power (var) and harmonic compensation. This paper summarizes the features,feasibility, and control schemes of the cascade inverter for utility applications including utility interface of renewable energy, voltage regulation, var compensation, and harmonic filtering in power systems. Analytical,simulated, and experimental results demonstrated the superiority of the new inverters.     

相位调制的三级电平阶梯波逆变器及其总谐波失真度的最小化

通过调节各阶梯电平的幅度或各阶梯电平的相角都可以达到改善逆变电源输出电压质量的目的．在给出了这种逆变器的数学模型之后，详细分析了相角调制的三级阶梯波逆变器的各主要参数如导通角、失真指数和总谐波失真度之间的关系．     

基于新型开关策略的死区补偿技术

在逆变系统中,死区导致逆变器的输出波形发生畸变,即死区效应．文中在对死区效应进行量化分析的基础上,提出一种基于新型开关策略的死区补偿技术．该方法通过实验验证,实验结果证明了该方法的实用性和有效性．     

全数字化逆变电源并联系统环流特性分析

分析了模块化SPWM逆变电源并联系统的环流工作特性和均流控制机理．针对全数字化控制SPWM逆变电源的电压调制特性以及死区和公共负载等非线形因素的影响,研究了并联电源系统的较高次谐波特性以及谐波环流对并联系统运行和输出电压特性的影响．     

级联多电平逆变器单元故障时的载波调制

给出了计算中性点移位参数的一般公式．这些公式可用于．单元直流电压相等或不相等的级联多电平逆变器发生单元故障时的载波调制或空间矢量调制．给出了一般的不对称的开关频率最优载波移相脉宽调制(ASFOCPSPWM)方法．采用所提出的ASFOCPSPWM方法，可以大大提高级联多电平逆变器系统的可靠性．仿真结果验证了理论分析的正确性．     

三电平逆变器的直流侧电压平衡控制新方法

三电平逆变器应用于中高压游梁式抽油机变频驱动装置不仅可以节能降耗，而且能提高油井的采收率。然而，中点箝位式三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响逆变器及其电机调速系统的可靠性。在分析其产生原因的基础上，提出了一种压频转换式电压平衡控制新方法，并给出了利用87C196MC单片机实现的具体编程思路。该方法不受逆变器输出交流电压的影响和限制，实现简单，特别适合于单片机的控制，而且可以扩展到多于三电平的逆变器。仿真和实验结果证明了该方法的正确性。     

无互联线逆变器并联控制技术

传统的有互联线逆变器并联方式容易引入干扰.为此,研究了一种有利于采用全数字化有功功率、无功功率检测的逆变器无互联线下垂控制并联运行方案.在双闭环控制逆变器并联的系统模型下对功率理论进行分析,引入了基于频率和电压的下垂控制方程并推导下垂控制参数,介绍了一种有功功率、无功功率检测(PQ)调节方式并得出相应计算公式.仿真结果表明,该控制方案可以使逆变器间在无互联线的情况下获得良好的动态和静态特性,使负载的有功功率及无功功率得到了均分.