1 福州大学物理与信息工程学院，福建 福州 350116
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福建 福州 350116
微米级间距发光二极管（Micro-LED）在材料、器件、工艺和应用场景方面具有诸多独特优势，随着未来显示器件向发光、开关、传感等多功能集成的方向发展，Micro-LED往往需要小电流密度驱动，驱动模式面临着巨大的挑战。为了实现小电流输入对LED发光器件的调控，基于相同的GaN材料和工艺平台，提出一种集发光和调控为一体的新型多功能集成发光三极管（LET）器件。该器件为双极型晶体管和发光二极管的垂直集成结构，通过改变基区电压控制电子运动到发光有源区的数量进而调控器件的发光效果；通过双极型晶体管（BJT）的电流增益效果实现了相同光效的输入电流从毫安级别降到了微安级别，并在一定电压范围内实现了高度线性调控。该LET器件可通过小功率信号进行控制和驱动，有望成为高密度、高集成度智能显示的一种变革性技术。
集成光学 发光三极管 集成器件 电流增益 调控性能 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1713001
强激光与粒子束
2022, 34(6): 065001
江苏大学计算机科学与通信工程学院, 江苏 镇江 212013
为了构建光学三极管模型,设计了一个基于半导体磁性材料InSb的PT(parity-time)对称耦合微腔的结构模型。通过结构参数优化,产生了PT对称结构磁场强耦合的极点效应。在极点频率附近,通过改变输入电流信号改变施加在磁性材料上的磁感应强度,实现极点状态下信号的放大输出。这种放大可以是同相,也可以是反相,该设计实现了特殊光学三极管模型。
光学器件 激光光学 parity-time对称耦合微腔 光学三极管 同相放大 反相放大
设计了一种大面积、高响应度的硅基PIN探测器，PIN探测器的表面积为4.1 mm×13.8 mm，整体厚度为420 μm左右。PIN探测器的光敏面采用环形Al电极将光电流信号引出，通过在波长为860 nm的恒定激光光源下进行测试，其响应度为0.6 A/W。提出了一种全新的光电单片集成的可行性方法，即利用PIN探测器非光照区的本征I层面积，设计了一种与PIN探测器结构和工艺兼容的跨阻放大器，在保证了PIN探测器结构和性能没有发生改变的前提下，实现了PIN探测器和跨阻放大器的光电单片集成。最后在波长为860 nm、脉冲宽度为100 ns、工作频率为10 kHz的实际脉冲激光信号下对流片成功的PIN探测器和光电单片集成芯片的脉冲响应进行了对比测试。结果表明：在脉冲宽度基本没有发生变化的同时，光电单片集成芯片的脉冲电压信号相比于PIN探测器的脉冲光电流信号放大了1000倍，放大倍数和理论的跨阻阻值1000 Ω一致。该集成光电芯片应用在激光引信系统的激光接收模块中，通过光电单片集成可以提高PIN探测器上输出端信号的信噪比，增强系统的稳定性，同时也可以满足激光引信系统小型化发展的需要。
光电单片集成 PIN探测器 横向NPN三极管 跨阻放大器 photoelectric monolithic integration PIN detector horizontal NPN transistor transimpedance amplifier 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210076
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
雪崩三极管因其快速性、高重复频率等特点被广泛应用于纳秒脉冲发生器。为了提高输出电压，常采用多管串联Marx电路。采用二极管代替传统多管串联Marx电路中的部分限流电阻以减少能量损耗，加快充电速度，提高重复频率，并分析了主电容和限流电阻对输出脉冲幅值和频率的影响。通过雪崩三极管的单管击穿实验，单个三极管的导通内阻最小约为2.5 Ω，多管串联Marx电路中的等效内阻使负载侧的输出电压降低，故采用多路Marx并联电路以提高输出电压幅值。通过改变Marx并联模块数量，研究了电路等效内阻对输出脉冲的影响；通过改变负载电阻值，验证了Marx并联电路在小负载下升压效果更佳。实验结果表明，通过相同的4路Marx并联电路进行放电实验，在50 Ω负载侧输出上升沿为3.4 ns、幅值为2.5 kV、可在15 kHz下稳定工作的脉冲。
雪崩三极管 纳秒脉冲 avalanche transistor nanosecond pulse Marx Marx 强激光与粒子束
2018, 30(9): 095002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 日本长冈技术科学大学 极限能量密度中心, 新泻 长冈 940-2137
雪崩三极管是一种比较理想的、同时具有快速响应和高峰值功率的器件, 可以很方便地产生具有ns或亚ns上升前沿的高功率脉冲。研制了三种不同电路构型的雪崩三极管脉冲源, 对比了不同级数情况下的电路输出性能, 并考察了不同电缆长度对脉冲输出的影响, 其中电缆储能电路的电压脉冲可以分为0.4 ns快上升以及缓慢上升的阶段, 而电容储能电路的电压脉冲只有0.4 ns的快上升阶段, 表明电缆中存在的波过程对雪崩导通过程的建立有较大影响, 进而影响电路输出性能。
雪崩三极管 级联型电路 Marx型电路 混合型电路 avalanche transistor cascaded circuit Marx bank circuit hybrid circuit 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015001
选用雪崩三极管作为开关器件，详细讨论了设计和优化Marx电路的方法；将Marx电路进行模块化改进，设计了一种新型四路同步叠加立体结构，并得出了叠加倍数与模块数量的理论关系式。最终，利用+300 V直流电源供电，通过四路输出幅值为-2.6 kV的Marx模块叠加，在50 Ω阻性负载上得到了幅值-5.0 kV、半高脉宽5.3 ns、脉冲能量约2.0 mJ的高斯型脉冲，时延抖动小于100 ps，重复频率达10 kHz，叠加效率达96.2%。调节直流偏置电压为200~300 V，并配合模块数量的增减，可调节脉冲幅值为1.6~5.0 kV。
雪崩三极管 Marx电路 模块化 脉冲叠加 立体对称结构 叠加效率 avalanche transistor Marx circuit modularization pulse combining stereo-symmetrical structure combining efficiency 强激光与粒子束
2015, 27(9): 095003
针对采用注入法进行电磁脉冲效应实验对高性能小型化电磁脉冲源的需求，设计了一种基于雪崩三极管开关的MARX结构的紧凑型脉冲发生电路。分析了雪崩管开关和脉冲发生电路的工作原理，给出了触发电路与主电路设计方法以及元件参数选取方法，并设计了十级单极性和双极性的脉冲发生电路，能产生前沿为ns级、峰值上kV的快沿双指数脉冲，并具有较高的稳定度以及高重复频率。
快沿 双指数脉冲 高稳定度 高重复频率 雪崩三极管 fast rise-time double-exponential pulse high stability high repetition rate avalanche transistor 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063202
1 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室 新疆理化技术研究所, 新疆 乌鲁木齐830011
2 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 新疆 乌鲁木齐830011
3 中国科学院大学, 北京100049
对商用三极管和MOS场效应晶体管进行了不同环境温度下的总剂量辐照实验, 对比了不同辐照温度对这两种器件辐射效应特性的影响。实验结果表明, 对于同一辐照总剂量, 三极管的基极电流、电流增益和MOS场效应晶体管的阈值电压漂移值都随着辐照温度的不同而存在较大的差异。总剂量为100 krad, 辐照温度分别为25, 70, 100 ℃时, NPN三极管的电流增益倍数分别衰减了71, 89和113, 而NMOS晶体管的阈值电压VT分别减少了3.53, 2.8, 2.82 V。
总剂量辐射效应 MOS晶体管 三极管 不同温度辐照 total dose effect MOS transistor triode different temperature irradiation
设计并实现了数控变速调焦控制电路，该电路基于双极性三极管(PNP型和 NPN型)使之工作在射极输出器状态，对电机进行驱动。 FPGA接收上位机的控制信息，对电机转动进行高精度控制； DA数模转换器产生可，调模拟电压，调节电机的转速；模拟减法器产生 PNP型和 NPN型三极管的基极控制电压，保证电机正反转转速一致。仿真和实验表明，该电路工作稳定，结构简单，无需继电器，减小了体积，提高了稳定性，有利于产品的小型化，可广泛用于电动镜头内电机手动调焦和自动聚焦等场合，提高了调焦精度。
变速调焦 控制电路 三极管 减法器 focusing with variable speed control circuit transistor subtracter
