HEMT器件电磁脉冲毁伤机理仿真分析及试验研究.pptxVIP

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HEMT器件电磁脉冲毁伤机理仿真分析及试验研究汇报人:2024-01-25

CATALOGUE目录引言HEMT器件电磁脉冲毁伤机理理论分析仿真分析试验研究HEMT器件电磁脉冲毁伤效应评估结论与展望

01引言

研究背景和意义高电子迁移率晶体管(HEMT)作为一种重要的微波功率器件,在雷达、通信等领域有着广泛的应用。随着电磁脉冲武器的发展,HEMT器件面临着越来越严重的电磁脉冲威胁。研究HEMT器件电磁脉冲毁伤机理对于提高器件的抗电磁脉冲能力、保障电子系统的正常工作具有重要意义。

国内外研究现状及发展趋势国内外对于HEMT器件电磁脉冲毁伤机理的研究主要集中在仿真分析和试验研究两个方面。试验研究方面,通过搭建电磁脉冲试验平台,对HEMT器件进行电磁脉冲照射试验,观察器件的性能变化和毁伤情况。仿真分析方面,通过建立电磁脉冲与HEMT器件的相互作用模型,模拟电磁脉冲对器件的影响,进而分析毁伤机理。未来发展趋势将更加注重多学科交叉融合,结合材料科学、微电子学等领域的研究成果,深入研究HEMT器件电磁脉冲毁伤机理。

本研究旨在通过仿真分析和试验研究相结合的方法,探究HEMT器件在电磁脉冲作用下的毁伤机理。具体包括建立电磁脉冲与HEMT器件的相互作用模型、搭建电磁脉冲试验平台、进行仿真分析和试验验证等。研究内容采用有限元法、时域有限差分法等数值计算方法进行仿真分析;搭建电磁脉冲试验平台,对HEMT器件进行电磁脉冲照射试验;结合仿真分析和试验结果,分析HEMT器件电磁脉冲毁伤机理。研究方法研究内容和方法

02HEMT器件电磁脉冲毁伤机理理论分析

基本结构HEMT(高电子迁移率晶体管)器件主要由半导体材料、栅极、漏极和源极构成。其中,半导体材料通常采用GaAs或InP等,具有高电子迁移率的特性。工作原理HEMT器件利用二维电子气(2DEG)在异质结界面处的形成和输运来实现电流放大。当在栅极施加电压时,会在异质结界面处形成电场,从而控制2DEG的密度和分布,进而控制漏极电流的大小。HEMT器件基本结构和工作原理

VS电磁脉冲具有瞬态、高强度、宽频带等特性,能够在短时间内对电子设备产生强烈的电磁干扰和毁伤效应。作用机制电磁脉冲通过辐射或传导的方式作用于HEMT器件,会在器件内部产生感应电流和感应电压。这些感应电流和电压可能导致器件内部的电场和电流分布发生变化,进而引发一系列的热效应、电效应和机械效应,最终导致器件性能下降或失效。电磁脉冲特性电磁脉冲对HEMT器件的作用机制

毁伤机理的理论模型和分析方法针对HEMT器件的电磁脉冲毁伤机理,可以建立等效电路模型、热模型、机械模型等理论模型。这些模型能够描述电磁脉冲作用下器件内部的物理过程和毁伤效应,为仿真分析和试验研究提供理论支撑。理论模型基于上述理论模型,可以采用数值仿真、解析计算、试验验证等方法对HEMT器件的电磁脉冲毁伤机理进行分析。其中,数值仿真方法如有限元法、有限差分法等能够模拟器件在电磁脉冲作用下的瞬态响应和毁伤过程;解析计算方法能够给出器件毁伤的定量评估指标;试验验证方法则能够验证理论模型和仿真结果的正确性。分析方法

03仿真分析

定义材料属性为模型各部分定义相应的材料属性,如导电性、介电常数、热导率等,以模拟实际器件的电磁特性。设置边界条件和激励源根据实际需求,设置模型的边界条件和激励源,如电压、电流、电磁场等,以模拟器件在实际工作环境中的状态。建立HEMT器件的三维模型根据HEMT器件的实际结构和尺寸,在仿真软件中建立对应的三维模型,包括栅极、漏极、源极、衬底等关键部分。仿真模型的建立

电磁场分布通过仿真得到HEMT器件内部的电磁场分布,包括电场强度、磁场强度等关键参数,以了解器件内部的电磁环境。温度分布分析器件在不同工作条件下的温度分布,评估器件的热性能及可能的热失效机制。电流电压特性通过仿真得到器件的电流电压特性曲线,与实验数据进行对比,验证模型的准确性。仿真结果的分析与讨论

脉冲宽度探讨不同脉冲宽度对器件毁伤效应的影响,分析脉冲宽度与器件耐受能力的关系。温度分析不同环境温度下HEMT器件的毁伤效应,探讨温度对器件性能及耐受能力的影响。重复频率研究重复频率对HEMT器件毁伤效应的影响,评估器件在连续脉冲作用下的可靠性。电压幅度研究不同电压幅度下HEMT器件的毁伤效应,分析电压过高对器件性能的影响及可能的破坏机制。不同参数对毁伤效应的影响

04试验研究

采用Marx发生器或类似装置,产生高峰值、短脉冲的电磁场,模拟电磁脉冲对HEMT器件的作用。电磁脉冲源设计靶场环境搭建测量与记录系统构建适合放置HEMT器件的靶场,确保电磁脉冲能够准确、均匀地作用于器件上,同时避免外界干扰。配置高速示波器、电流电压探头等测量设备,实时记录电磁脉冲作用下HEMT器件的电气参数变化。试验装置的设计与搭建

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