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电子元件与材料
中国电子学会　中国电子元件行业协会　国营第715厂(成都宏明电子股份有限公司)
电子元件与材料

中国电子学会　中国电子元件行业协会　国营第715厂(成都宏明电子股份有限公司)

钟彩霞

月刊

1001-2028

journalecm@163.com/zhubei5148@163.com

028-84391569

610051

成都市一环路东二段8号宏明商厦702室

电子元件与材料/Journal Electronic Components & MaterialsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊报道国内外在电子元件、电子器件、电子材料领域所取得的有关基础理论、生产技术、应用开发等方面的最新科研成果，报道科学技术和行业发展的动态，介绍新产品和市场信息。本刊兼顾创新性、实用性、系统性和导向性，深受广大读者好评；一直被确认为无线电电子学类全国中文核心期刊；被CA和IEE INSPEC全文收录；系中国科学引文数据库来源期刊，系中国科技论文统计源期刊。
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    碲基金修饰场效应管型二氧化氮传感器

    李毅梁峻阁杨亚杰
    379-386页
    查看更多>>摘要：NO2作为机动车尾气和工业排放中最常见的污染物之一,其预警监测对于环境与人体健康有着重要意义.工业生产与人民生活的智能化趋势对传感器在高性能、微型化、集成化等方面提出了更高要求.场效应管作为一种重要的电学器件结构,由于与MEMS工艺兼容,在器件的小型化和集成化方面具有巨大优势,因而基于新结构与新材料开发高性能场效应管型NO2传感器具有重要研究价值.本工作通过水热法合成了碲纳米带沟道材料,通过表征证实了材料的条带状形貌与单晶结构,并在此基础上完成了碲基场效应管的制备.为进一步提升器件的响应特性,对沟道表面进行了金修饰,并对比测试金修饰前后的气敏特性.金修饰后器件响应恢复速率加快,基线漂移得到改善,检测下限拓宽至100ppb,同时传感器表现出良好的选择性与重复性.从载流子迁移、Au与Te的金属-半导体接触、器件比表面积与化学吸附氧的作用几个角度对气敏机理进行分析,建立了碲基场效应管型NO2传感器敏感机理模型.本工作为场效应管型有毒有害气体传感器的设计制备与增敏提供了一种有效策略.

    场效应管碲NO2传感器水热修饰

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    用于火电厂NOx检测的Pt-In2 O3传感器吸附及传感机理研究

    杨家隆吴宝良卢德滔马世龙...
    387-394页
    查看更多>>摘要：火力发电产生的NOx会对生态环境和公众健康造成严重危害.目前,我国对火电厂NOx检测主要采用非分散红外技术和化学发光技术,需要对烟道的样气进行人工采样,步骤繁琐且无法实现对NOx准确检测,半导气体传感器具有体积小、响应快速和成本低等优点,而广泛应用于气体污染物的检测.本文采用水热法制备了本征In2O3和Pt-In2O3气敏材料.基于搭建的微量气体气敏测试平台,测试了 In2O3基传感器对NO和NO2的浓度响应和响应恢复时间.研究表明,Pt-In2O3传感器对30ppm NO2和NO的响应值分别为7.7和10.3,响应恢复时间分别为23 s/41 s和18 s/46 s,能够满足对火电厂NOx检测的要求.另外,基于密度泛函理论计算了各吸附模型的吸附能和态密度以揭示其气敏机理.分析结果表明,Pt-In2O3对NO(-1.55eV)和NO2(-0.92eV)表现出强烈的化学吸附,与宏观实验测试结果一致.因此,Pt-In2O3传感器可实现火电厂NOx气体检测.

    火电厂NOx气体水热法Pt-In2O3气敏机理

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    基于GaN纳米薄膜的室温三甲胺气体传感器

    李荣超菅傲群袁仲云杨琨...
    395-401,410页
    查看更多>>摘要：三甲胺在实验室和工业生产中被广泛使用,由于其具有毒性和挥发性,开发能够在室温下对其进行检测的传感器尤为重要.采用气喷旋涂和高温氮化的方法制备出GaN纳米薄膜,再利用磁控溅射仪对薄膜的两端溅射覆盖一层金作为电极制作成气体传感器单元并进行了一系列气敏测试.在室温条件下,GaN纳米薄膜传感器对10ppm三甲胺的响应值为2.54,响应/恢复时间分别为41 s和139 s,检测下限为1ppm.传感器在1ppm～50ppm三甲胺浓度范围内也呈现出良好的线性响应,并具有优异的重复性、稳定性和选择性.GaN纳米薄膜传感器的表面堆积覆盖有许多的纳米颗粒,形成的独特结构有利于气体分子的吸附.纳米薄膜表面存在大量的化学吸附氧,使得传感器对三甲胺展现出良好的传感性能.

    GaN三甲胺纳米薄膜气体传感器室温

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    基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器

    金皓张宇秦亚飞李泰泉...
    402-410页
    查看更多>>摘要：旨在设计并测试一种基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器.该传感器由镓基液态金属镓铟锡合金(Galinstan)、炭黑(CB)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)以牺牲模板法制作传感器介电层,同时通过丝网印刷技术将镓基液态金属共晶镓铟合金(EGaIn)印刷于普通织物上制备传感器电极.完成传感器封装后,对传感器进行各项传感性能的测试.测试结果表明,该传感器具备较高灵敏度(0.18 kPa-1),低迟滞性,快速响应时间(140 ms)及恢复时间(180 ms),并展现出优良的循环耐久性和稳定性.此外,还探讨了该传感器在监测人体运动,如自行车踏频监测和步频监测等方面的潜在应用,证明其在运动分析和健康监测领域的有效性.通过这些实验和分析,证实了该传感器作为一种新型柔性压力传感器的可行性和应用潜力,为未来的研究和应用提供了有价值的参考.

    镓基液态金属电容式压力传感器镓铟锡合金炭黑可穿戴设备丝网印刷运动监测

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    双栅GaN HEMT生物传感器仿真研究

    王保柱刘莎张明杨琳...
    411-416页
    查看更多>>摘要：GaN HEMT因具有优异的高灵敏度、快速响应特性、电学特性和生物相容性,其在生物传感领域具有广泛的应用潜力.为提升GaN HEMT生物传感器直接检测生物分子的灵敏度,提出了一种双栅结构分析模型,并使用Silvaco TCAD工具研究了其电学特性.从漏极电流、阈值电压和电势方面分析了单栅和双栅器件的结构特性,比较了其灵敏度.研究表明,在特定生物分子(尿酸酶、链霉亲和素、蛋白质和胆固醇氧化酶)的检测中,双栅GaN HEMT生物传感器的灵敏度分别比单栅器件高1.55％,2.18％,1.07％和3.3％.其中,增加空腔长度可以为生物分子与生物功能化层(AlGaN)的相互作用提供更多的面积,从而使传感器的灵敏度增加.因此,双栅和较大空腔的GaN HEMT生物传感器器件更适用于高灵敏度的应用.

    双栅生物传感器GaNHEMT灵敏度

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    基于BLDC的气象温度传感器设计与实验研究

    薛良玉刘清惓杨杰许广佳...
    417-423页
    查看更多>>摘要：针对自然通风温度传感器受太阳辐射影响后测量精度较差,而强制通风温度传感器功耗大、能耗浪费严重等问题,设计了一种基于无刷直流电机(BLDC),将自然通风与强制通风相结合的新型温度传感器.首先利用计算流体动力学(CFD)方法量化传感器在不同环境变量及电机转速下的辐射误差,并基于此制定电机转速的控制策略.其次利用粒子群优化的神经网络算法对仿真数据进行训练学习,并拟合成辐射误差修正方程.最后搭建户外测试平台验证新型温度传感器的测温精度以及修正方程的修正效果.实验结果表明,新型温度传感器具有较高的温度测量精度,其修正值与基准值的差值的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.035 ℃和0.043 ℃.

    无刷直流电机强制通风温度传感器辐射误差计算流体力学

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    柔性电子复合薄膜贴附于仿真皮肤上的延展性研究

    张泽陈诚李子赟王涛...
    424-430页
    查看更多>>摘要：为评价柔性应变传感器应用于人体皮肤不同工况下的延展性,制备了一种马蹄形金属导线-PDMS基底复合结构的柔性电子复合薄膜,选择邵氏硬度为10的双组分加成型硅胶作为仿真皮肤材料进行离体实验.首先,利用数字图像相关(DIC)方法获得样品贴附在不同厚度仿真皮肤上拉伸变形过程中的位移场与Von Mises应变场;其次,提出应变均值M与断裂伸长率e作为评价指标定量表征样品的延展性,分析仿真皮肤厚度与环境温度对延展性的影响.结果表明,皮肤厚度与环境温度变化对柔性电子复合薄膜延展性均有显著影响,当皮肤厚度为2 mm,环境温度为40 ℃时,样品延展性最佳,断裂伸长率达到145％.该研究定量分析了柔性电子薄膜在不同应用工况下的延展性,为柔性应变传感器的强度设计提供参考.

    柔性电子复合薄膜数字图像相关仿真皮肤延展性断裂伸长率

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    基于LMO和AC电极的锂离子超级电容器质量比调控

    黄廷立夏恒恒杨重阳
    431-437,446页
    查看更多>>摘要：锂离子超级电容器结合了超级电容器高功率和锂离子电池高能量的特点而备受关注,正负极质量匹配对发挥锂离子超级电容器的性能至关重要.本文基于锰酸锂(LMO)正极、活性炭(AC)负极和乙腈电解液,设计制作了不同正负极质量比软包锂离子超级电容器,系统考察了电极质量比对锂离子电容器电性能、工作电压和低温性能的影响.结果表明:随着正负极质量比增大,锂离子电容器容量增大,倍率性能和低温性能提高,充放电曲线在高电极质量比下呈现线性关系,能量密度呈现先增大后减小的趋势.正负极质量比2/1时,锂离子电容器综合性能最优,50C的容量达到1C时的78.0％,最大功率密度为7247 W·kg-1,2.3 V下器件最大能量密度达到9.5 Wh·kg-1,3.1 V下器件和活性物质的能量密度分别提高至20.2 Wh·kg-1和65.0 Wh·kg-1.但宽工作电压会带来寿命衰减,在1～2.3 V充放电循环10000次容量保持率为93.0％,而在0.5～2.5 V充放电循环5000次容量保持率降至84.5％.在-40℃容量是25℃时的57.8％,能量密度依然还有5 Wh·kg-1(2.3 V).

    锂离子超级电容器锰酸锂活性炭质量比电压能量密度

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    基于谐振变换器的串联储能单元均压控制策略

    王超王翔宇韩立刘小虎...
    438-446页
    查看更多>>摘要：储能系统中通常通过串联多个储能单体得到更高的电压,但由于每个储能单体电压的不一致性会降低储能单元的利用率.针对以上问题,提出一种基于谐振变换器的串联储能单元均压控制策略.该均衡电路通过开关阵列与谐振变换器相互配合,实现任意单体之间和任意多单体之间的能量传递,且这两种能量传递模式均实现了零电流开关,减少了电路损耗.为获得最优均衡速度和均衡效率,采用K-Means聚类复合控制策略,优先对分组单元进行均衡,然后再进行单体间的均衡.最后,在Matlab/Simulink平台上对6个串联储能单体进行均衡仿真实验,实验结果表明,在静置均衡实验下,电压在24 min左右达到均衡,且均衡精度达到5 mV,均衡效率达到98.98％.与传统均压方法相比,该方法具有更快的均衡速度和更高的均衡效率.

    LC谐振开关阵列零电流开关K-Means聚类分析均衡

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    具有自适应浮空分裂栅IGBT的特性研究

    吴振珲廖淋圆赵书张涛...
    447-453页
    查看更多>>摘要：为降低传统绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关损耗ESW,提出了一种具有自适应浮空分裂栅的IGBT结构(AFSG-IGBT),并进行了仿真研究.此结构在传统载流子存储沟槽栅双极晶体管结构(CSTBT)的基础上,在沟槽栅中集成了分裂栅和P型结型场效应晶体管(JFET).栅极与P型JFET相互耗尽,可以大幅降低米勒电容CGC,并且降低Esw.在AFSG-IGBT导通时,P型JFET的沟道被夹断,使分裂栅保持在浮空状态,从而保证足够的注入增强效应.仿真结果表明,相比于CSTBT,AFSG-IGBT在高集电极电压下CGC降低了 79.7％,栅极电荷Qg降低了52.6％.在导通压降(VON)为 1.4 V和集电极电流为100 A/cm2的条件下,AFSG-IGBT的开通损耗Eon和关断损耗Eoff分别比CSTBT低了 37.1％和28.5％,并且该结构在驱动电阻分别为5 Ω和10 Ω时都显示出更优良的VON-ESW折中关系.

    IGBTCSTBT开关损耗分裂栅米勒电容

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