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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新能源材料与器件专题

  • 基于弛豫行为的无铅反铁电陶瓷储能性能优化研究进展

    杨蕊如;蔡苇;周创;陈思敏;杜明超;

    电介质具有极快的充放电速度和超高的功率密度等优点,在新能源汽车、脉冲功率器件等领域有着广阔的应用前景。无铅反铁电陶瓷因具有独特的双电滞回线而表现出较高的储能密度,是重要的电介质储能材料。在无铅反铁电陶瓷中引入弛豫行为,构建形成弛豫型反铁电体是进一步提升其储能密度和储能效率的有效途径。综述了近年基于弛豫行为优化无铅反铁电陶瓷储能性能的研究进展,重点阐述了弛豫行为对钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3)、铌酸银(AgNbO_3)及铌酸钠(NaNbO_3)基陶瓷储能性能的影响规律和内在机制,并提出了未来研究中亟待解决的问题。

    2023年04期 v.42;No.374 379-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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  • Mn掺杂CsPbCl_xBr_(3-x)@Cs_4PbCl_6核/壳结构钙钛矿纳米晶的制备及白光LED性能研究

    季思航;陈子航;袁曦;华杰;张永玲;

    无机铅卤钙钛矿纳米晶(NCs)具有量子产率高、可调峰位、色域宽、阈值低等优点,被广泛应用到固态照明、光电转换和光电探测领域。但铅卤钙钛矿是离子晶体,离子迁移导致该材料在光热或极性溶剂环境时产生不可逆的降解,严重阻碍了钙钛矿纳米晶的实际应用。近年来,金属离子掺杂和纳米晶表面壳层包覆成为改善钙钛矿材料光电性能和提高稳定性的主要手段。通过热注入和阴离子交换策略成功制备了双光发射的Mn∶CsPbCl_xBr_(3-x)纳米晶,并在室温下表面自组装生长Cs_4PbCl_6壳层。Cs_4PbCl_6的包覆改善了纳米晶的光学性能和稳定性,Mn~(2+)的荧光量子产率和发光寿命分别提高到48%和0.62 ms。利用绿色CsPbBr_3@Cs_4PbBr_6与蓝橙双色Mn∶CsPbCl_xBr_(3-x)@Cs_4PbCl_6核/壳纳米晶制备了光稳定性较好的白光二极管(WLED),为未来优化器件性能提供了新思路。

    2023年04期 v.42;No.374 387-394页 [查看摘要][在线阅读][下载 764K]
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  • 纳米Bi的制备及其在锂离子电池中的应用研究

    王启明;陈卓;陈远强;陈素晶;张易宁;

    铋(Bi)作为负极材料表现出比石墨更高的理论容量,引起了广泛的关注。然而,在锂化过程中,较大的体积变化和较差的循环稳定性阻碍了Bi负极的发展。为了克服上述缺点,通过电化学原位还原将钒酸铋负极转化为具有三维蜂窝结构的纳米Bi负极,并进一步研究Bi负极充放电机理及形貌变化。结果表明:纳米Bi因具有大的比表面积为锂离子嵌入提供了更多的活性位点,带来了高的比容量;同时,其三维蜂窝结构为Bi纳米颗粒在充放电过程中的体积变化提供了机械应变空间,缓解了Bi的体积膨胀,提高了电极的稳定性。研究表明,纳米Bi负极在100 mA·g~(-1)下的稳定放电比容量为497.5 mAh·g~(-1)。本研究为高能量锂离子电池负极提供了一种新的途径,使得纳米Bi有望成为锂离子电池高能负极的潜在候选者。

    2023年04期 v.42;No.374 395-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 708K]
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  • 双金属预插层钒基材料在锌离子电池中的电化学行为研究

    王玺;陈卓;陈远强;陈素晶;张易宁;

    在锌离子正极材料中,钒基化合物因其成本低、理论容量高而被广泛研究。通过简单水热法合成得到双金属预插层钒基正极。采用XRD、EDS、ICP和TGA等方法,确定了材料的化学式为Na_(0.24)Zn_(0.02)V_2O_5·1.2H_2O(NZVO)。使用3 mol/L Zn(CF_3SO_3)_2为电解液,锌片为负极,组装纽扣电池(NZVO‖Zn),使用循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)恒流充放电和倍率对其电化学行为进行分析。在5 A/g电流密度下,经过2000圈循环后比容量可达到102.8 mAh/g,且容量不衰减。通过非原位XRD(Ex-situ XRD)对不同电压下的NZVO进行测试,探究NZVO的储锌机理,并深入研究了赝电容行为对NZVO‖Zn电池性能的影响。研究结果表明,NZVO‖Zn表现出了良好的电化学性能,作为一种高性能的锌离子正极具有广阔的应用前景。

    2023年04期 v.42;No.374 403-411页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K]
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  • 自供电可穿戴碲化铋基照明电子设备

    王亚玲;谭明;刘小标;汪道洋;豆根生;

    5G通讯、电子皮肤等“新基建”产业迫切需要发展可穿戴柔性热电器件,用于捕获环境微能源发电实现电子设备自供电。为提高热电器件的发电性能和柔韧性,通过焊接技术结合掩膜工艺制备了一种基于热电效应的自供电可穿戴碲化铋基照明电子设备。采用高热导率的硅胶柔性基底,将碲化铋和碲化锑热电颗粒分别焊接在铜电极上,实现整个电路的连通,获得可穿戴柔性热电器件。该热电器件在温差为11.2 K时,可输出电压为214 mV,最大输出功率可达3.64 mW,且经历1000次弯曲循环后发电信号输出稳定。将该热电器件贴在人体皮肤上并与升压芯片连用,无须散热器就能正常点亮二极管。所研制的柔性热电器件表现出较好的发电性能、较高的可靠性且具有良好的应用前景,这为自供电可穿戴电子设备的开发提供理论基础与技术支撑。

    2023年04期 v.42;No.374 412-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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  • 氮掺杂中药废渣生物质碳材料电容性能研究

    孟瑶;严冬;许珂;袁治冶;汪形艳;

    以废弃的中药废渣作为前驱体,Ni(NO_3)_2为原位造孔剂,尿素为氮源,采用水热法进行氮原子掺杂改性,再经预碳化-活化法制备氮掺杂生物质碳(Ni-N-CMW)。研究表明制备的生物质碳材料具有丰富的孔隙结构,改性掺杂的生物质碳材料Ni-N-CMW比表面积和平均孔径分别为2234.17 m~2·g~(-1)和1.86 nm。对生物质碳材料进行电化学性能测试,结果表明氮掺杂改性生物质碳材料比电容为405 F·g~(-1),明显高于未掺杂的生物质碳(256 F·g~(-1)),且在电流密度增加至8 A·g~(-1)时,Ni-N-CMW比电容依然能达到332 F·g~(-1),电容保持率高达82.1%。除此之外,在5000次循环充放电结束后仍能保持91.2%的比容量,具有良好的循环稳定性。本研究不仅提供了一种回收利用中药废渣的方法,而且为进一步发展中药废渣在电容器电极材料领域的应用提供了理论依据。

    2023年04期 v.42;No.374 418-425+434页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
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研究与试制

  • 基于模拟退火算法的元器件热布局优化研究

    徐颖;钱婧;

    为在电子学设计之初优化PCB的元器件热布局,降低板上元器件最高温,减少后期热控设计难度,以某电路箱目标提取板为例,综合考虑器件热耗、尺寸、封装材料、接触传热系数等多项影响因素,采用热平衡法构建了PCB上元器件二维稳态温度场的数学模型,并通过仿真计算验证了数学模型的准确性。基于模拟退火算法进行元器件热布局优化,获得的最佳布局相对初始布局,最高器件结温降低了28.4℃,有力证明了元器件热布局的重要性和模拟退火算法的有效性。同时为推广智能算法在元器件热布局优化上的应用,兼顾热学与电子学设计的匹配度,通过MATLAB的GUI模块设计了图形用户界面,可对任意PCB上的器件热布局提供设计参考。

    2023年04期 v.42;No.374 426-434页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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  • 一种新型绝对值忆阻耦合自突触Hopfield神经网络的动力学分析及其电路实现

    黄丽丽;黄强;黄振;臧红岩;雷腾飞;

    神经元作为大脑基本的组成单元能够产生复杂的动力学行为。目前大部分的研究是关于两个神经元系统的忆阻耦合突触,而忆阻耦合自突触权重的单神经元模型的研究相对较少。本文提出了绝对值忆阻耦合自突触权值的Hopfield神经网络(HNN)模型,以自耦合权重作为唯一的调节参数。利用基本的动力学分析方法,讨论了不同耦合强度下系统的动力学行为,研究了不同初始值下对称吸引子的共存行为。结果表明,这些丰富的非线性动力学行为包括周期倍增分岔、混沌、周期窗和对称自激吸引子共存。最后,通过PSpice仿真验证了所提出的忆阻HNN的理论分析结果的正确性。

    2023年04期 v.42;No.374 435-444页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K]
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  • hBN栅绝缘介质石墨烯射频场效应管建模与性能研究

    王进军;白斌辉;徐晨昱;杨嘉伦;刘宇;

    具有原子级平滑表面的hBN(六方氮化硼)不仅与石墨烯有相同的二维平面结构,而且还有许多相似的特性,采用hBN作为栅绝缘介质,有望可以提升石墨烯射频场效应管的性能。为了研究hBN栅绝缘介质石墨烯射频场效应管的射频特性,基于SILVACO TCAD软件进行了hBN栅绝缘介质石墨烯射频场效应管结构建模,通过数值计算对器件的转移特性、输出特性、电容特性以及射频特性进行了模拟计算。结果表明:器件的特征频率f_T(单位增益带宽)高达58.79 GHz、最大振荡频率f_(MAX)高达75.58 GHz、单位长度栅电容C_(GC)小于7.5×10~(-16) F/μm,阈值电压为0.38 V。研究结果对hBN栅绝缘介质石墨烯射频场效应管的开发、设计具有重要的参考价值。

    2023年04期 v.42;No.374 445-450页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 平面双栅型离子栅晶体管的逻辑功能研究

    桑旭慧;胡硕豪;刘尚剑;邵枫;

    离子栅晶体管作为一种新型半导体器件,因其低电压、可多栅调控的特点以及在化学传感和类脑器件方面的运用而备受关注。由于离子栅具有侧向长程调控的能力,十分有利于制备成平面双栅的结构,进一步利用两个栅极输入对离子与沟道内电子耦合情况的调控,可以实现独特的逻辑输出。为了更好地实现该功能,采用射频磁控溅射制备了铟镓锌氧(IGZO)沟道和铟锌氧(IZO)电极,以聚电解质材料——聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)作为离子栅介质制备了平面双栅型离子栅晶体管。在测量其晶体管基本电学特性的基础上,通过对双栅调控机制的研究,首先实现了与逻辑(AND)的输出,再利用负载电阻后反相器的非门(NOT)作用,将两者结合,形成与非逻辑(NAND)输出,从而证明离子栅晶体管在平面双栅结构下仅需简单的器件和电路就能实现多种基本逻辑功能。

    2023年04期 v.42;No.374 451-457页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
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  • 基于级联神经网络的SiC MOSFET结温预测模型

    朱靖;刘新超;谷晓钢;黄玲琴;

    对结温进行精准预测和提取仍然是SiC MOSFET器件应用中需要攻克的技术难题,对此,结合粒子群优化-反向传播(PSO-BP)神经网络预测精度高以及径向基函数(RBF)神经网络函数逼近能力强等优点,提出了一种基于PSO-BP与RBF级联神经网络的SiC MOSFET结温预测模型。模型将SiC MOSFET的漏极电流和通态电压作为PSO-BP神经网络的输入,再将PSO-BP神经网络的结温预测值以及插值法得到的温度插值作为RBF神经网络的输入。基于LTspice仿真获取的数据集验证了模型对SiC MOSFET结温预测的有效性。结果表明,该模型对SiC MOSFET结温预测的绝对误差在0.005℃以内,均方根误差和平均绝对误差分别低至0.0082和0.0015,相比单一的BP、PSO-BP以及RBF神经网络模型,其预测精度得到了大大提高。该级联神经网络模型可实现对SiC MOSFET结温(> 75℃)的精准预测。

    2023年04期 v.42;No.374 458-466页 [查看摘要][在线阅读][下载 1741K]
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  • 不同取向Cu/Cu_3Sn界面处原子扩散行为的分子动力学模拟

    李姗珊;李晓延;张伟栋;杨刚力;张虎;

    为研究不同取向对Cu/Cu_3Sn界面原子扩散行为的影响,建立了(100)_(Cu3Sn)//(100)_(Cu)、■以及■三种界面结构的模型。运用分子动力学方法模拟了900~1100 K下各模型Cu/Cu_3Sn界面处的原子扩散,观察具体的扩散情况并计算了扩散系数。结果表明,温度和界面取向均对扩散系数有影响。温度升高,界面原子的紊乱程度加剧。同一模型的扩散系数随温度升高而增大。三种界面结构在同一温度下界面偏移程度不同,Cu晶体中的Cu原子扩散速度要低于Cu_3Sn中的Cu1、Cu2和Sn1原子,其中Cu原子是Cu_3Sn相中界面扩散的主要原子。对于Cu晶体,■取向上的Cu原子扩散速度最快。Cu_3Sn晶体在900~1000 K时,■模型界面的Cu1、Cu2和Sn1原子由于扩散激活能垒最低而显得扩散速度最快;在高于1000 K时,■模型的Cu1、Cu2和Sn1原子由于原子排列稀疏、扩散阻力最小而扩散速度最快。三种Cu/Cu_3Sn界面结构取向模型扩散速度的差异是界面原子排列及相应原子的扩散激活能不同导致的。

    2023年04期 v.42;No.374 467-475页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K]
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  • 梯度模型表征粗糙度的柔性传输线损耗分析

    王霞;罗海鹏;李艳禄;管政涛;王蒙军;

    为了解决高频柔性通信系统中导体表面粗糙度制约传输性能的问题,提出了一种柔性分段共面波导传输线结构,采用梯度模型分析了均方根粗糙度R_q对该传输线损耗特性的影响。通过表面阻抗与衰减常数理论解释了导体表面粗糙度使传输损耗增大和带宽偏移的现象。仿真与实测结果表明,该传输线的损耗随粗糙度R_q的增加而变大,当R_q在0~3μm变化时,与光滑导体相比,传输线插入损耗最大增加了1.98 dB,但仍能在21~40 GHz保持稳定的传输带宽。加工实物在不同铜导体表面R_q值下的性能与仿真结果比较吻合。该研究对于小型柔性电子线路的高可靠性设计具有一定意义。

    2023年04期 v.42;No.374 476-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 768K]
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  • 一种带有分段补偿电路的高阶基准源设计

    仲召扬;李严;

    基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种带分段曲率补偿的低温度系数的高阶带隙基准电压源。首先设计了传统一阶带隙基准,温度系数最低可以达到13×10~(-6)/℃。在传统一阶带隙基准电压源的基础上,加入低功耗的分段补偿电路实现了高阶补偿,在显著降低了温度系数的同时,实现了低功耗,并且可以实现一阶、高阶基准电压的可控制输出。仿真结果显示,在-40~125℃温度范围内,温度系数最低可以达到3.5×10~(-6)/℃,比一阶基准降低约73%,线性调整率为0.08%,PSRR在1000 Hz可以达到-61 dB,静态电流为4.7μA。高阶基准源电路在实现低温度系数的同时兼顾了较低功耗,在同类型电路中具有明显优势。

    2023年04期 v.42;No.374 484-489页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 基于阶梯阻抗匹配网络的连续逆F类功率放大器

    米从威;

    为了满足移动通信系统中功率放大器宽频带和高效率的需求,采用阶梯阻抗网络实现宽带匹配电路,设计了一款高效率连续逆F类功率放大器。选用CGH40010F GaN HEMT晶体管,通过对连续逆F类功率放大器的理论分析,并且结合ADS负载牵引与源牵引仿真,提取各频点的最佳负载阻抗和源阻抗,设计阶梯阻抗匹配电路,最终实现了一款宽带高效率功率放大器。测试结果表明,该功率放大器在3.2~3.8 GHz频段内,增益大于14 dB,增益平坦度小于±0.4 dB,饱和输出功率为40.6~40.9 dBm,最大漏极效率为64%~68%。该功率放大器的测试性能良好,可以为宽频带高效率功率放大器的设计提供参考。

    2023年04期 v.42;No.374 490-496+504页 [查看摘要][在线阅读][下载 6021K]
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  • 基于宽带匹配技术的C波段宽带有源微波冷噪声源设计

    崔博;董帅;王振占;王文煜;

    针对微波辐射计在同一频段内多通道定标时对稳定宽带低温定标源的需求,结合有源微波冷噪声源的工作原理和宽带匹配技术,提出了一种C波段宽带有源微波冷噪声源的设计方案,并对传统匹配网络结构进行了改进,从而显著地提升了器件的工作带宽,最终使用Avago公司的ATF38143型场效应管设计了一款C波段宽带有源微波冷噪声源。经测试,在常温条件下,该器件在中心频点为6.8 GHz,带宽为1 GHz的范围内输出的最低噪声温度为150.31 K,可应用于多通道C波段微波辐射计的定标工作。同时分析了该器件输出噪声温度受直流偏置电压、环境温度变化的影响,分析结果有助于具体工程应用。

    2023年04期 v.42;No.374 497-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 557K]
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