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

  • 玻璃在5G通讯中的应用

    陈俊伟;王超凡;张章龙;邬永国;曾惠丹;

    第五代无线通信技术(5G)具有最高可达10 Gb/s传输速率、1000倍于现有技术的超大网络容量以及毫秒级的超短时延,从而可以实现各种新颖和复杂的应用。5G技术要求所使用的器件具有更大带宽、更高频率和更紧凑的尺寸等特征。介绍了玻璃在功率器件中对元器件的保护;阐述了玻璃作为粘结相在电极浆料中发挥的焊接作用;总结了玻璃作为新型基板在毫米波器件中的应用,以及以玻璃基板为基础的封装技术;概括了玻璃作为增强材料在5G PCB基板生产中的应用,并对商用玻璃纤维发展方向进行了展望;指出了未来玻璃在器件小型化、集成化所能发挥的作用,并对玻璃在通讯器件中的应用前景和发展方向进行了总结与展望。

    2023年08期 v.42;No.378 899-906页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
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电容器关键材料与技术专题

  • 钽电解电容器用钽阳极制备技术的研究进展

    许志林;杜显锋;杨晓丽;梁仲帅;熊礼龙;

    为了适应近年来电子产品小型化和轻量化的发展趋势,钽电解电容器正朝着大容量、薄型化的方向发展,制备高比容、薄型化钽阳极是实现这一目标的有效途径之一。然而传统的钽阳极制备技术在阳极结构设计上缺乏创新,阳极容量的进一步大幅提升遇到发展瓶颈,因此亟需开发更加先进的钽阳极制备技术,以突破现有生产技术的极限。重点综述了钽阳极制备技术的研究进展,从不同制备技术得到钽阳极电性能的角度,阐述了各种制备技术在制备钽电解电容器用钽阳极时的优缺点,对其可能存在的一些问题进行了评述,并分析了影响钽阳极电性能的各项影响因素,最后对钽阳极制备技术未来的发展趋势提出一些思考。

    2023年08期 v.42;No.378 907-921页 [查看摘要][在线阅读][下载 2673K]
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  • 高比表面积铝电解电容器用电极箔的研究进展

    平慧;杜显锋;马明波;秦力;熊礼龙;

    随着科学技术的飞速发展,电子产品正朝着更多功能和更小尺寸的方向演进。作为最为广泛使用的电子器件之一,铝电解电容器亦顺应这一趋势,迈向更小体积和更大容量的发展。为实现这一目标,制备具有高比表面积的电极箔成为关键途径之一。本文全面梳理了多种扩大铝箔比表面积的方法,详细阐述了包括化学腐蚀法、电化学腐蚀法和粉末烧结法在内的多种扩大铝箔比表面积技术,及其影响因素与优缺点。在总结现有技术的基础上,展望了铝电解电容器阳极箔比容量提升的未来发展趋势。

    2023年08期 v.42;No.378 922-932页 [查看摘要][在线阅读][下载 1945K]
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  • 车载直流母线电容器电热耦合及散热特性分析

    黄琳皓;袁涛;郭新华;王岩松;奚玄;

    新能源汽车驱动电机控制器的高功率密度和高温化对其内部直流母线电容器的耐高温性能提出了更高要求。电热耦合特性分析及散热结构设计成为保证直流母线电容器安全可靠运行的关键。以某新能源汽车直流母线电容器为研究对象,基于ANSYS电热耦合分析,研究叠层母排电流密度及电容温度分布;设计矩形液冷散热流道板,利用FLUENT分析入口流速、入口温度、环境温度对散热效果和电容器温度分布的影响。结果表明:纹波电流、等效串联电阻及热阻直接影响电容器的最高温度;安装矩形液冷散热流道板后,电容器芯子内部最高温度由95.50℃下降至57.40℃;相比入口流速和入口温度,环境温度对散热效果的影响更显著。通过电热耦合分析和散热结构设计,提高直流母线电容器的耐高温和耐纹波电流能力,可为相关电容器散热设计和优化提供参考。

    2023年08期 v.42;No.378 933-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K]
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  • 提高高压MnO_2钽电容器漏电流稳定性的试验研究

    田东斌;伍权;余德艳;

    高压MnO_2钽电容器漏电流在高温和高压应用环境中的稳定性对电路的安全性和可靠性有重要影响。通过正反向偏置V-I特性测试可知,高压MnO_2钽电容器漏电流主要为氧空位缺陷和介质表面的微晶诱发的Poole-Frenkel电流和隧穿电流。在Ta_2O_5介质表面通过浸渍的方法涂覆一层绝缘树脂阻挡层,以提高界面的势垒和Poole-Frenkel电阻,屏蔽介质表面的晶化点,且抑制氧空位缺陷和晶化点在高温和高场环境应用过程中的互作用。浪涌电流/电压冲击、高低温稳定性、加速121℃-85%RH-63 h和125℃-2000 h寿命测试表明,漏电流在高温和高压环境中的稳定性明显改善,电容器的可靠性和稳定性显著提高。该研究对电子装备系统在严酷环境中的安全可靠运行具有重要的支撑作用。

    2023年08期 v.42;No.378 942-947页 [查看摘要][在线阅读][下载 1704K]
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  • 多层陶瓷电容器及电感器精确等效电路建模方法研究

    廖进福;唐裕海;李江杏;吴振健;王璐;

    无源元件的精确等效电路模型对于高速和高频电路的仿真设计十分重要,而现有建模方法在效率、灵活性和通用性等方面仍存在不足。为解决此问题,结合已有建模方法的主要优点,提出了一种统一的多层陶瓷电容器和电感器的精确等效电路建模方法。首先将电容器的阻抗函数(或电感器的导纳函数)表示成RC、RL和RLC谐振电路子网络相应网络函数之和,基于测试数据按预先确定的规则分别设置各子网络阻抗(或导纳)函数各系数的初始值,利用非线性最小二乘法对测试数据进行拟合,通过经典网络综合法和直接参数提取获得各子网络的元件值。实例验证结果表明,该方法可在5 s内实现拟合,阻抗(或导纳)模和实部的典型拟合误差均在10%以内,网络阶数和拟合精度可根据特定需要进行灵活调整,可获得导纳和阻抗完全等价的各类型电路网络,同时保证等效电路以及各元件的无源性和可实现性。

    2023年08期 v.42;No.378 948-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 1687K]
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  • 基于分子动力学粉末涂层型电极箔烧结行为模拟

    孟庆玉;黄勇;董晓红;李豪人;

    粉末涂层型电极箔是通过在铝箔表面涂覆烧结铝粉颗粒,构造三维立体孔隙结构,以增加电极箔与电解液的有效接触面积,提高铝电解电容器电容量。为定量控制粉末涂层型电极箔有效表面积,精确提升铝电解电容器电容量,基于分子动力学计算模块对不同温度下的原子扩散进行了模拟,使之与传统烧结模型相结合,对烧结式阳极箔铝粉颗粒烧结颈的生长速率进行了预测,预测结果表明,500 K温度下3μm粒径铝粉在烧结初期第1 s烧结颈约长大0.17μm。同时将理论烧结与实际烧结状态进行对比,分析出现这种差异可能存在的原因,为后续烧结箔有效表面积的增加以及烧结状态的精确控制提供一种新思路。

    2023年08期 v.42;No.378 955-960页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
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  • 片式聚合物钽电容湿热敏感性研究

    原小慧;刘林杰;成吉;王晨曦;

    针对片式聚合物钽电容器在湿热环境中性能退化的问题,通过湿热贮存实验研究其电参数变化及结构变化,阐释其湿热敏感性。利用有限元法(Finite Element Method, FEM)模拟钽电容器在湿热环境下的应力分布,阐述其湿热敏感性机理。实验结果表明,在85℃/85%RH的湿热环境下,电容器电容量参数严重恶化,环氧塑封料中出现大量气孔,并在回流焊后电容器表面出现裂纹。仿真结果表明,在湿热和蒸汽压综合影响下,电容器钽棒出口处应力达45.73 MPa,是导致电容器失效的原因。而经120℃热处理24 h,电容器的电容量参数得到明显改善且回流焊后电容器的微观结构破坏程度较小,其可靠性提高。

    2023年08期 v.42;No.378 961-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 1998K]
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  • 直流支撑电容器工作温升特性研究及优化设计

    邱昊;高秀华;邱林俊;王勇平;

    直流支撑电容器作为储能元件,在变流系统中主要起到电压支撑、滤波等作用。在连续工作中,持续的冲击电压、纹波电压及纹波电流加剧了电容器工作温升,严重影响电容器运行的可靠性。以某型号直流支撑电容器为研究对象,搭建了电容器有限元仿真模型,分析了芯子和铜排损耗对电容器工作温升的影响,通过仿真结果与试验结果对比分析验证了仿真模型的正确性。重点研究了铜排功率损耗对电容器工作温升的影响,通过遗传算法对铜排结构参数进行优化设计,设计方案有效降低了电容器内部温升。研究结果表明:当铜排厚度为0.4 mm,铜排宽度为9 mm时,电容器工作温度可以有效降低3.15℃。

    2023年08期 v.42;No.378 969-974+981页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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研究与试制

  • TiO_2光子晶体薄膜的结构调控及其光催化性能研究

    张回归;钱文鹞;夏勇;李媛;

    采用模板法结合溶胶-凝胶法制备了不同孔径的TiO_2光子晶体(TiO_2 PC)薄膜,利用SEM、XRD和UV-Vis对其进行表征,并以罗丹明B(RhB)作为目标降解物评估了TiO_2 PC薄膜的光催化性能。结果表明:所制备的TiO_2 PC为锐钛矿相,具有良好的周期性结构,存在丰富的大孔,且光子带隙(PBG)可以被精确调控,是一种极具潜力的薄膜光催化剂。270-TiO_2 PC薄膜的PBG为542 nm,其红边与RhB的中心吸收波长(554 nm)相匹配,对RhB表现出优异的光催化降解能力。在模拟太阳光照射2 h后,270-TiO_2 PC薄膜对RhB(10 mg/L, 5 mL)的降解率高达86.6%,反应速率常数为15.22×10~(-3) min~(-1)(分别是TiO_2纳米颗粒薄膜、340-TiO_2 PC薄膜和500-TiO_2 PC薄膜的7.11,1.96和1.99倍)。此外,对比实验揭示了TiO_2 PC薄膜的大孔结构和PBG的调控对其光催化性能的提升作用。

    2023年08期 v.42;No.378 975-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 1736K]
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  • 氨基甲酸乙酯界面修饰对钙钛矿太阳能电池性能影响

    马小虎;王飞;黄威;

    虽然有机无机杂化钙钛矿材料因其优异的光电性能而在光伏领域崭露头角,但溶液法制备过程中无可避免产生的界面缺陷会导致界面处发生载流子非辐射复合而造成载流子损失,同时,水分和氧气经界面缺陷部位渗入钙钛矿层中也会对器件的长期稳定性造成不利影响。研究表明,钙钛矿薄膜的界面修饰具有缺陷态钝化、能级调节等作用,是改善电池光电性能的有效手段。基于此,本文在钙钛矿薄膜与空穴传输层(HTL)之间引入氨基甲酸乙酯(EU)钝化层,其官能团■与—NH_2作为路易斯碱可以与钙钛矿晶体中未配位的Pb~(2+)产生键合作用,从而抑制载流子与晶界处的缺陷复合。最终,在全空气环境下制备的n-i-p型平板结构钙钛矿太阳能电池经EU优化后的光电转换效率(PCE)由初始的17.23%提升至19.51%,在湿度约为40%的空气环境下放置35天仍能保持85%的初始PCE,具有优异的湿度稳定性。

    2023年08期 v.42;No.378 982-987页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K]
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  • 具有非对称传输特性的频率选择吸透结构设计

    张润午;尚玉平;廖成;

    针对兼具通带内非对称传输与通带外强反射抑制功能的微波复合材料设计问题,提出了一种基于手性超表面和电路模拟有耗层的级联设计。借助缝隙耦合的双层金属栅结构,手性超表面在透波通带内呈现出与来波方向相关的非对称极化扭转特性。同时,通过在集总电阻加载的双方环导电条带中引入LC谐振器,获得具备频率及极化选择透波特性的电路模拟有耗层。进一步,利用手性超表面在非对称透波通带外的强反射特征,由手性超表面和电路模拟有耗层的级联形成吸透复合结构。对来自于+z方向的法向入射波,所设计的复合结构可在7.17 GHz附近实现非对称因子为86.2%、插入损耗为0.65 dB的透波通带;而在非对称透波通带以外的低频端和高频端,复合结构可分别在134.2%与127.4%的相对带宽内对x极化与y极化来波实现不低于10 dB的有效吸收。由此,在宽频吸波带中引入了一个非对称透波窗口,有益于潜在应用平台的低散射特性。

    2023年08期 v.42;No.378 988-995+1002页 [查看摘要][在线阅读][下载 2316K]
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  • 柔性可自愈高性能热电发电及制冷器件研究

    王亚玲;王静;吴莉莉;陈若玙;朱鹏程;

    柔性热电器件在不规则的表面上可实现热能和电能的相互转化,在可穿戴电源和个性化热管理方面具有巨大的应用前景。为提高柔性热电器件的发电性能、制冷性能和可靠性,开发了一种具有超低内阻的柔性可自愈高性能热电器件。该柔性自愈合热电器件是通过将高性能块体碲化铋基热电臂、液态金属电极和铜箔相连接,并用动态共价热固性材料聚亚胺封装而成。测试结果表明,所制备的热电器件在温差为20 K时最大的输出功率可达6.16 mW,最大开路电压为450 mV。在通入0.5 A电流时柔性可自愈热电器件制冷温度可达到1.9℃。该器件在经历上千次弯曲循环和受到损伤再修复后,展现出极好的可靠性和自愈合能力。这将为制备高性能的热电发电及制冷器件提供基础理论与技术支撑,促进柔性电子器件的快速发展。

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  • 一种无比较器的高精度RC振荡器设计

    王泽林;刘祖韬;张加宏;邹循成;王程;

    基于华虹0.18μm CMOS工艺,设计了一种无比较器的低温漂高精度RC振荡器。通过调整电流源的负温度系数电流补偿MOSFET阈值电压的温漂,保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。通过提高电流源输出阻抗,提高振荡器的电压稳定性。采用数字修调技术矫正工艺偏差引起的频率误差。该振荡器由启动电路、CTAT电流源电路、电流镜电路、修调电路、竞争冒险消除电路和RC振荡电路六部分构成。因为没有采用比较器结构,所以在该振荡器中,不会出现由于比较器的传输延时与输入失调电压引起的非理想因素。采用Cadence进行电路仿真与验证,后仿真结果表明,该振荡器的典型频率为2 MHz,起振时间为5.1μs。在3~5 V电源电压变化范围内,频率偏差均在±0.55%以内;在-40~125℃温度范围内,输出频率随温度的变化率均在±1.2%以内,可适用于高精度的数模混合信号芯片。

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  • 基于六边形P-B相位单元超表面的毫米波涡旋波束发生器

    钟铁钢;张浩然;南敬昌;

    为了产生高纯度的毫米波涡旋波束,提出了一种基于Pancharatnam-Berry(P-B)相位原理的反射型宽带六边形单元结构。该超表面单元由表层变形的Minkowski分形结构贴片、中间F4B介质层和金属地板组成。在涡旋波束的螺旋相位中引入馈源补偿相位,利用此单元分别设计了34 GHz处l=1的六边形和方形排列的超表面。对比仿真电场和OAM光谱分析结果可知,采用六边形排列的超表面产生的涡旋光束模式纯度为0.94,相比较于方形排列的0.86提升了0.08(9%)。另外,对26~43 GHz宽带范围内l=1,2,3的超表面进行设计仿真,得到三个模式下的涡旋波束纯度分别可达0.94,0.87,0.77。仿真结果表明,所设计的六边形单元排列超表面能够有效地产生高纯度的涡旋波束。

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  • 2.2 GHz锁相环集成电路

    李君丞;郭迪;赵聪;陈强军;石群祺;

    为满足高速数据传输系统对高速低抖动采样时钟的需求,通过Simulink行为级建模验证和Cadence工具设计仿真,基于TSMC 180 nm BCD工艺设计制造了2.2 GHz电荷泵锁相环芯片,并进行了测试。锁相环电路在电荷泵中采用带反馈运算放大器的低漏电流结构,获得精准稳定的充放电电流;在压控振荡器中采用具有对称负载特性的延时单元及带反馈的自偏置电路,提高抗噪声能力。锁相环在1.8 V工作电压下,输入基准时钟为50 MHz时,功耗为32 mW,输出时钟频率为2.2 GHz,均方根抖动为1 ps;在1 MHz频率偏移量下,相位噪声为-87.84 dBc/Hz;在10 MHz频率偏移量下,相位噪声为-112.55 dBc/Hz。测试结果表明,所设计的锁相环电路可稳定输出低噪声的2.2 GHz时钟信号。

    2023年08期 v.42;No.378 1017-1024页 [查看摘要][在线阅读][下载 2902K]
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