刊 名:
电子元件与材料
ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS
主 办
国营第715厂
中国电子学会
中国电子元件行业协会
刊 期:月刊
出版地:成都市
语 种:中文
开 本:大16开
刊 号:

ISSN 1001-2028
CN 51-1241/TN
邮发代号:62—36
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综述与评论

  • 电子工程增材制造研究现状及进展

    卓龙超;尹恩怀;

    随着5G技术、可穿戴电子、物联网、智慧城市、工业网络化等的高速发展,智能化、轻薄化、小型化、高频、高精密度的电子产品市场需求越来越大。长期以来,传统电子制造行业普遍存在工序繁琐、交付周期长、供应链弹性低、污染严重等问题,且随着集成电路频率的增加,传统金丝/带键合技术在连接时产生诸多电性能弊端。随着工业4.0的兴起和增材制造产业的迅速发展,符合低碳经济发展战略的电子工程增材制造因诸多优势受到学术界与工业界高度关注,促使相关产业链发展方兴未艾。从电子工程增材制造领域的产生背景及意义、打印技术、打印材料和最新典型应用四个方面对电子工程增材制造的研究现状及进展进行了综述,并对其未来发展面临的若干挑战作出了展望。

    2023年03期 v.42;No.373 253-265页 [查看摘要][在线阅读][下载 2129K]
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新型传感材料与器件专题

  • 激光诱导石墨烯柔性可穿戴传感器的研究进展

    钟勉;邹瑶;李世琛;沈家庆;蒋勇;

    柔性可穿戴传感器因柔软轻便、延展性强且可用于健康管理、环境监测、食品检测、储能器件等领域而备受关注,基于激光诱导石墨烯的柔性可穿戴传感器克服了传统可穿戴设备的不足,其制备过程具有单步原位制备、绿色环保、低成本等优势,符合新型便携式/可穿戴电子产品向着智能化、微型化、高集成度、柔性化方向发展的趋势,具有良好的发展前景。本文首先阐述了石墨烯的传统制备工艺与激光诱导石墨烯的优缺点;然后分析了碳前体、激光器类型、激光参数、掺杂改性等影响因素对激光诱导石墨烯的结构和性能的影响;接着介绍了激光诱导石墨烯在柔性应变传感器、柔性生理传感器、柔性化学传感器等方面的应用研究;最后,对其应用前景进行了展望。

    2023年03期 v.42;No.373 266-280页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K]
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  • 低维半导体/钙钛矿异质结构光电探测器的研究进展

    王中正;田乾磊;廖蕾;

    光电探测器能将光辐照转换为电信号,是光电系统中接收端的核心部件,在国民经济、警用装备以及诸多军事领域都有着重要的应用。基于传统材料的光电探测器面临性能不够优越、单个探测器检测范围窄等问题。近年来,低维半导体和钙钛矿材料在光电探测器领域引起研究人员的广泛关注。相较单一材料,基于低维半导体/钙钛矿异质结构的光电探测器在光响应度、外量子效率、探测率以及响应时间上都有着更为优越的性能,逐渐成为研究热点。简述了光电探测器的基本性质以及钙钛矿材料常见的制备方法,进一步介绍了国内外关于低维半导体/钙钛矿异质结构光电探测器的主要研究进展,探讨了目前优化性能的主要措施,最后对发展前景进行了展望,并提出了相关建议。

    2023年03期 v.42;No.373 281-293+302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
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  • 基于超宽β-Ga_2O_3微米带的日盲光电探测器研究

    马珂;陈海峰;刘涛;陆芹;

    氧化镓的禁带宽度接近5 eV,是一种极具前景的日盲紫外探测半导体材料。基于碳热还原法生长高质量β-Ga_2O_3微米带制备出MSM(Metal-Semiconductor-Metal)结构光电导紫外探测器,研究了不同的结构对光电器件性能的影响。结果表明等间距叉指电极光电探测器相较于两端电阻型光电探测器有更优异的性能。在10 V/254 nm紫外光照下,其响应度、外部量子效率、比探测率和光响应时间等性能提高明显,其中光电流(I_(photo))有接近2个数量级的提升,且-2 V附近光暗电流比值增大至2.29×10~5。随着叉指电极间距从50μm缩减至20μm,器件I_(photo)变大,其物理机制归因于阳极附近的耗尽层占据电极间微米带的比例增大引发了更高的光生载流子输运效率。

    2023年03期 v.42;No.373 294-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K]
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  • 基于壳聚糖修饰的聚氨酯导电织物制备与应变传感性能

    贾俊楠;卢少微;汪英;孙景超;

    为改善多壁碳纳米管(MWCNT)与聚氨酯(PU)海绵基底的结合强度,提高压阻式压力传感器的稳定性,以壳聚糖(CS)为粘合剂,根据多壁碳纳米管与壳聚糖电性相反的原理,利用静电吸附作用使多壁碳纳米管更为紧密地吸附在聚氨酯骨架上,从而制备传感活性部件MWCNT/CS/PU海绵三维复合材料。对传感器表面形貌、灵敏度、响应时间及稳定性等进行了研究,探究MWCNT/CS/PU海绵的传感性能,讨论了柔性压阻传感器的应用前景。实验结果表明,与MWCNT/PU海绵相比,基于CS修饰的MWCNT/PU海绵表面导电层更均匀,该导电填料对基底结合牢固,所制备传感器件具有较高灵敏度,经过50个压缩循环之后稳定性良好,为人体运动监测提供一种新的方案。

    2023年03期 v.42;No.373 303-308页 [查看摘要][在线阅读][下载 1048K]
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  • 基于夹层结构的抗应变干扰柔性温度传感器的性能研究

    姜涛;

    针对柔性温度传感器测温过程中因压敏导电机理引起的测量误差,提出了一种夹层结构抗应变干扰柔性温度传感器。首先通过热敏导电机理和压敏导电机理分析了柔性温度传感器在测温中产生测量误差的原因;其次设计了夹层结构,并通过光刻和溅射工艺实现夹层结构柔性温度传感器的制备;然后通过扫描电镜和能谱分析观察电极的制备状况;最终采用传感器TCR性能测试和传感器抗应变能力测试表征所设计的夹层柔性温度传感器的性能。实验结果表明,所设计的夹层结构柔性温度传感器的TCR为1.324%/℃,当传感器在不规则表面上测温时仍能保证良好的测试精度。该夹层结构柔性温度传感器在抗应变干扰方面表现出良好的潜力。

    2023年03期 v.42;No.373 309-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
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  • 瞬态超高温MEMS石墨烯温度传感器设计

    张海坤;王俊强;康裕;李雪茹;吕晓霖;

    针对炮膛、航空发动机等设备对于超高温瞬态温度测量的需要,设计了一种量程达3000℃的瞬态石墨烯温度传感器,传感器由石墨烯敏感芯片、管帽、管壳三部分组成,利用管帽传热的同时进行热阻隔。使用ANSYS仿真软件对传感器管帽(传热膜片)厚度进行优化,并进行强度安全校核。结果表明:在脉宽10 ms、峰值3000℃的正弦温度冲击波作用下,管帽膜厚为2.7 mm时,该传感器可以发挥石墨烯最佳性能,且可以满足400 MPa的高强度。最后,利用仿真结果优化得到了外推对应关系。本论文设计的石墨烯MEMS温度传感器具有量程宽、针对性强、稳定性高等特点,可为石墨烯传感器应用于超高温瞬态测量领域提供可行性方案。

    2023年03期 v.42;No.373 314-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K]
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研究与试制

  • 面向非接触无源电流监测的耐高温柔性磁电复合材料

    胡潇然;刘强;熊兰;陈俊松;向勇;

    随着高度小型化和集成化电子器件的迅速发展,人们对监测电子设备电状态的器件有了更高的要求。当前基于接触式和传统非接触式的电流传感器等监测技术存在着诸多不足,如稳定性差、灵敏度低、成本高和不耐热等。采用原位涂布和无极化的方法制备了基于聚乳酸/核黄素(PLLA/VB_2)复合材料和铁钴钒(FeCoV)的新型磁电电流传感器(MCS)。PLLA/VB_2复合材料的应用使MCS具有自供电和高耐热性,FeCoV的应用使MCS具有高度的灵活性。原位涂布和无极化的方法赋予了PLLA/VB_2复合材料和FeCoV良好的界面耦合。实验结果表明,在1590 A·m~(-1)(@60 Hz)外加磁场下,MCS的输出电压高达0.76 mV,MCS的线性度高达0.996,平均误差为2%~3%,在120℃高温下性能保持稳定。MCS具有小型化、自供电、高耐热和高灵活性等特点,在电子器件安全监测领域具有巨大应用潜力。

    2023年03期 v.42;No.373 320-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
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  • 1200 V SiC MOSFET重复非钳位感性开关测试的退化机制研究

    谈威;鹿存莉;季颖;赵琳娜;顾晓峰;

    为了研究1200 V SiC MOSFET在重复非钳位感性开关(Unclamped-Inductive-Switching, UIS)应力下的电学参数退化机制,基于自行搭建的UIS实验平台以及Sentaurus仿真设计工具,首先深入分析了重复UIS测试后器件静态参数与动态参数的退化;接着基于FN隧穿公式对栅极漏电流数据进行拟合,得到随着UIS测试次数增加SiC/SiO_2界面的势垒高度从2.52 eV逐渐降低到2.06 eV;最后解释了SiC MOSFET在重复UIS测试后的电流输运过程。结果表明,在重复雪崩应力的作用下,大量的正电荷注入至结型场效应管区域上方的栅极氧化层中,影响了该区域的电场分布以及耗尽层厚度,导致被测器件(Device Under Test, DUT)的导通电阻、漏源泄漏电流、电容特性等电学参数呈现出不同程度的退化,并且氧化物中的正电荷的积累也使电子隧穿通过栅介质的电流得到了抬升。

    2023年03期 v.42;No.373 329-333页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K]
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  • 基于非线性维纳过程的电解电容剩余寿命预测

    汪翔;李小波;吴浩;吴竑霖;

    电解电容作为地铁列车牵引逆变系统中最重要的元器件之一,其性能好坏直接影响列车运行。针对电解电容剩余寿命预测问题,以电解电容的容值作为其性能退化指标,构建三种非线性维纳过程模型描述总体电容的退化进程。鉴于模型参数求解复杂,提出两步极大似然估计法结合遗传算法求解退化模型参数。基于目标电容的退化数据,利用贝叶斯公式实时更新模型参数,同时推导目标电容剩余寿命的概率密度函数并预测剩余寿命。最后通过NASA电解电容实测数据,验证了三种非线性模型的优劣,其中幂函数模型、幂函数与线性函数结合模型的总均方误差分别比指数函数模型高了111.0651和92.4321。此研究可为制定地铁列车电解电容维修策略提供参考。

    2023年03期 v.42;No.373 334-340+346页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
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  • 一种采用负反馈超级源随器的无片外电容LDO设计

    李天硕;李严;

    为了解决无片外电容低压差线性稳压器(LDO)频率稳定性和瞬态响应特性较差的问题,设计了一种包含负反馈机制的超级源随器,作为误差放大器输出端的缓冲级。通过缓冲级降低误差放大器的输出阻抗,利用极点分裂从而实现稳定性的提高。通过负反馈机制增大功率管栅极的驱动电流,从而提升电路的瞬态响应特性。电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,在1.5 V至3.3 V电源电压下能够稳定输出1.2 V电压,在负载电流为1 mA至100 mA范围内正常工作,且与普通源跟随器作缓冲级的LDO相比,稳定性和瞬态特性均有提升。经蒙特卡洛仿真分析得出,所设计的LDO在最差条件下的相位裕度为74.5°,且过冲电压小于260 mV,下冲电压小于140 mV,恢复时间为1.2μs,电路在最大的工艺误差和失配条件下仍保持较好的稳定性和瞬态特性。

    2023年03期 v.42;No.373 341-346页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K]
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  • 引入射频诱导效应的BCT PD-SOI MOSFET建模技术研究

    黎莹;王军;

    为了精确模拟高漏源电压(V_(DS))条件下体接触(Body Contact, BCT)部分耗尽型(Partial Depletion, PD)绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator, SOI)MOSFET器件的异常射频诱导效应,建立了一个基于碰撞电离和寄生BJT机理的RL网络模型。首先分析了SCBE模型的体区输出导纳参数,并利用该参数的解析式推导出一种电阻与电感串联的网络拓扑;然后基于直接提取法准确提取RL网络模型的参数;最后,通过仿真得出S_(21)、S_(22)参数分别在史密斯圆图的下半圆和上半圆按顺时针旋转的现象,同时在0.01~20 GHz范围内模型模拟的S参数与实测的S参数的相对误差为2.1%,验证了RL网络模型的有效性和准确性。

    2023年03期 v.42;No.373 347-353页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
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  • 一种高共模抑制比轨到轨全差分运算放大器

    陈翰民;武华;杨煌虹;黄沥彬;曹先国;

    针对传统全差分运算放大器电路存在输入输出摆幅小和共模抑制比低的问题,提出了一种高共模抑制比轨到轨全差分运算放大器电路。电路的输入级采用基于电流补偿技术的互补差分输入对,实现较大的输入信号摆幅;中间级采用折叠式共源共栅结构,获得较大的增益和输出摆幅;输出级采用共模反馈环路控制的A类输出结构,同时对共模反馈环路进行密勒补偿,提高电路的共模抑制比和环路稳定性。提出的全差分运算放大器电路基于中芯国际(SMIC) 0.13μm CMOS工艺设计,结果表明,该电路在3.3 V供电电压下,负载电容为5 pF时,可实现轨到轨的输入输出信号摆幅;当输入共模电平为1.65 V时,直流增益为108.9 dB,相位裕度为77.5°,单位增益带宽为12.71 MHz;共模反馈环路增益为97.7 dB,相位裕度为71.3°;共模抑制比为237.7 dB,电源抑制比为209.6 dB,等效输入参考噪声为37.9 nV/Hz~(1/2)@100 kHz。

    2023年03期 v.42;No.373 354-360+366页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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  • 基于谐波控制的高效线性功率放大器设计

    张野;赵世巍;张祖强;

    为了满足当前第五代移动通信系统对高速率传输的要求,采用谐波控制的方法设计了一款高效线性功率放大器。结合三阶交调分量的产生机制,综合考虑基带阻抗、基波阻抗及二次谐波阻抗对输出功率、效率和线性度的影响,在保证效率的基础之上,改善功放线性度。并采用紧凑、便于集成的耦合线SIR(Step Impedance Resonator)带通滤波器作为输出匹配网络,实现对谐波的抑制。该功率放大器采用GaN HEMT器件CGH40010F,通过仿真与实物测试,验证了该方案的可行性,最终测试结果表明,功率放大器在中心频率3.4 GHz处,间隔5 MHz的双音信号下,输出功率为37 dBm时,对应的功率附加效率(PAE)为40%,三阶交调失真(IMD3)为-30 dBc,增益约为10.5 dB。

    2023年03期 v.42;No.373 361-366页 [查看摘要][在线阅读][下载 1188K]
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  • P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响

    崔泰然;林健;王同举;李康立;雷永平;

    为改善Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性和润湿性差的问题,在钎料中添加了P元素,研究了微量P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响。制备了含不同质量分数P元素的Sn-0.3Ag-0.7Cu-xP (x=0%, 0.005%, 0.010%, 0.015%, 0.020%)钎料。以实验的方式测试了钎料的抗氧化性以及润湿性,并使用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察了显微组织。结果表明:随着P含量的增加,钎料的抗氧化性和润湿性显著提高。当P含量达到0.020%时,与不添加P元素的钎料相比,在250℃保温30 min后的氧化渣质量由2.25 g减少到0.79 g。此时,钎料的铺展面积和润湿力也达到最大,分别为65.74 mm~2和5.04 mN,润湿时间为0.96 s。添加微量P元素未改变钎料的相组成,其显微组织主要由β-Sn、Ag_3Sn与Cu_6Sn_5三种相构成。随着P含量的增加,Ag_3Sn的形态由粒状向片状转变。

    2023年03期 v.42;No.373 367-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K]
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技术与应用

  • 基于高功率脉冲技术的微深孔溅射关键工艺研究

    王春富;李彦睿;王文博;高阳;秦跃利;

    根据高功率脉冲电源在溅射时能提升离化率,增加离子浓度的特点,研究了高功率脉冲电源的峰值电流、频率、脉宽与离化效果之间的关系,并比对了溅射效果,分析了高功率脉冲与偏压电源之间的作用关系。通过这些关键工艺的研究,成功实现了深径比10∶1的微孔溅射金属化并进行工程应用,为三维集成高深径比微孔金属化提供了一种低成本的解决方案。

    2023年03期 v.42;No.373 374-378页 [查看摘要][在线阅读][下载 917K]
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