PIN二極管限幅器的瞬態(tài)電熱耦合分析.pdf

1、在未來(lái)的高科技戰(zhàn)爭(zhēng)中，信息的控制權(quán)將變得越來(lái)越重要，因此通信系統(tǒng)將會(huì)成為高功率微波武器攻擊的重點(diǎn)。PIN二極管作為通信系統(tǒng)接收機(jī)前端限幅電路中的重要元件，比較容易受到高功率電磁脈沖的攻擊，因此分析PIN二極管瞬態(tài)物理特性，對(duì)了解PIN二極管的毀傷機(jī)理、加強(qiáng)雷達(dá)接收機(jī)的電磁防護(hù)具有重要的意義。
　　本文采用數(shù)值模型對(duì)PIN二極管進(jìn)行了模擬，數(shù)值模型相比于解析模型更適合深入分析半導(dǎo)體器件內(nèi)部物理量的分布。文章首先基于半導(dǎo)體漂移-擴(kuò)散方

2、程組和熱傳導(dǎo)方程，利用時(shí)域譜元法(SETD)推導(dǎo)出PIN二極管瞬態(tài)電熱特性求解方程，通過(guò)算例驗(yàn)證了了PIN二極管正向?qū)?、反向截止的特性，?jì)算了PIN二極管內(nèi)部溫度分布，并且分析了正弦波作用下PIN二極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)情況。介紹了半導(dǎo)體器件二次擊穿的物理機(jī)理，闡述了計(jì)算大電壓作用下PIN二極管電熱特性的電熱耦合分析方法。利用電熱耦合方法分析了電磁脈沖對(duì)PIN二極管的電流模式破壞，通過(guò)分析，確立了在電流模式破壞的過(guò)程中，PIN二極管經(jīng)歷

3、的不同階段，并且發(fā)現(xiàn)在反向大電壓的作用下，PIN二極管P區(qū)和N區(qū)處比較容易受到熱損傷。最后，將PIN管數(shù)值分析方法與基爾霍夫電流定律、電壓定律理論相結(jié)合，運(yùn)用牛頓迭代方法計(jì)算了不同幅度高功率正弦波作用下PIN管限幅電路的輸出電壓，分析了電路中PIN二極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)情況，研究了PIN限幅電路輸出電壓尖峰泄漏持續(xù)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)雙管限幅器相較于單管限幅器，輸出電壓尖峰泄漏功率更小。并且高功率微波對(duì)限幅器電路中PIN二極管的損傷也得到了分析。