针对短沟道晶体管数学模型高复杂度问题，文章提出了一种适用于刻画短沟道晶体管模型的 gm/Id方法。该方法主要通过建立电路指标与晶体管尺寸的关系来优化电路性能。采用gm/Id方法设计了一种低功耗、低噪声和宽带宽的2.5 Gbit/s跨阻放大器，并进行了版图后仿真，仿真结果表明，当光电二极管电容为250 fF、跨阻放大器的低频增益为59.72 dBΩ、-3 dB带宽为3.445 GHz、输入的等效噪声电流密度为6.209×10-3 nA/sqrt/Hz、等效输入积分噪声电流为876.0 nA且采用1.2 V的电压供电时，该电路整体功耗为7.5 mW。测试结果表明，输入100 μA电流时，电路的峰值数据抖动约为64.92 ps,输出摆幅为81.1 mV。

行波管具有大功率、高增益等优点, 是雷达、电子对抗系统等**装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构 ——非半圆弯曲变形折叠波导, 设计出低电压、高效率、宽带 W波段脉冲行波管, 工作电压 16 kV, 电流125 mA, 6 GHz带宽内输出功率大于 125 W, 增益大于 34 dB, 电子效率与总效率分别大于 6.3%,25.7%。

回旋振荡管采用三次谐波工作方式的互作用磁场只有基波状态磁场的三分之一，可有效降低设计难度，具有广阔的应用前景。通过对三段式单腔结构的耦合系数、起振电流、高频场分布、模式竞争以及注波互作用研究，确定了工作模式为TE03的W波段低电压三次谐波回旋振荡管的基本工作参数；通过粒子模拟软件(PIC)模拟分析，在电子注电压、注电流及速度比分别为35?kV、4?A和1.6时，在93.7?GHz频点处获得15.57?kW的输出功率，效率约11.1%，且该管可在此工作模式下稳定工作。

基于克尔效应的聚合物稳定蓝相液晶显示器被设计出窄视角显示模式, 用于公共场所下私人信息的保护。通过使用几个简单的单轴膜, 聚合物稳定蓝相液晶显示器就可以呈现出极佳的窄视角效果, 即, 对比度大于10°的可视区在20°极角范围内。此外, 该显示器的驱动电压为14 V, 最大透过率为71%, 不仅满足了当前主流非晶硅薄膜晶体管的驱动需求, 还进一步提高了背光源的光利用率。本文提出的窄视角蓝相液晶显示器与传统的窄视角模式相比较而言, 没有复杂的电极结构以及繁琐的补偿方案, 较3M公司的保护膜而言, 具有生产成本低的优势, 这些优势使其具备了在工业上生产的条件。在信息时代, 窄视角液晶显示器将在防止私人信息的泄露上扮演越来越重要的作用。

建立了一套直流放电产生氮气等离子体装置, 该装置以碳纳米管修饰ITO电极为阳极, 铝平板为阴极, 两极间距~80 μm。 在室温低电压(低于150 V)对氮气进行气体放电, 利用发射光谱法对氮气放电过程中的活性物种进行了诊断研究。 在直流电压下, 观测到氮气发射光谱中能量最强最清晰的谱带N2(C3Πu), 强度比较弱的Gaydon’s Green带系N2(H3Φu-G3Δg), 以及820 nm附近氮原子的发射谱线(4p-4p0), 发现氮分子的亚稳态是导致一系列激发态氮原子和氮气电离的主要因素, 与交流电下(1.1 kV)产生的发射光谱相比, 直流电下氮原子谱线光谱较强, 且在500~800 nm范围检测到一个宽的分子谱带。 考察了氧气与氢气对氮气发射光谱的影响, 氧气对氮气的激发态有猝灭作用, 使氮气发光强度降低, 但其发射光谱图的谱型相似, 都检测到氮气的第二正带系、 Gaydon’s Green带系及氮原子谱线。 当氮气与氢气的体积比为1∶1时, 氮气的第二正带系及Gaydon’s Green带系都会受到很大的影响, 说明加入的氢气可抑制氮等离子体激活, 导致氮气的发光强度明显减弱, Gaydon’s Green System消失不见。 碳纳米管修饰的ITO电极能使击穿电压降低, 在10 V的低电压下, 通过光电倍增管可观察到气体弱电离产生的光信号。

提出了一种角度对数周期微带曲折线慢波结构，该结构具有微带型慢波结构尺寸小、易加工的特点，同时特殊的结构使得它可以工作在极低的电压下，可用于低工作电压、宽频带毫米波径向束行波管。给出了这种慢波结构在Ka波段的色散特性和传输特性，并进行了注波互作用的分析。计算结果表明: 该新型慢波结构的工作电压可低至809 V，输出功率26 W，3 dB带宽约为19 GHz (27~46 GHz)，虽然单个角度对数周期微带曲折线慢波结构的输出功率较小，但是这种结构通过功率合成，可以达到数百W的功率输出。

设计了一种用于新型非制冷IRFPA 读出电路的高精度、无电阻带隙基准低电压源电路。该电路通过Buck’s 电压转移单元代替电阻，并且采用正比与Tα的电流对VBE 进行高阶补偿。在0.5 μm CMOS工艺条件下，采用spectre 进行模拟验证。模拟仿真结果表明：该电路结构具有较高的电源抑制比和低的温度系数：在电源电压从2.8 V 变化到4.2 V 时，输出电压波动小于3 mV；在0～75℃温度变化范围内，输出电压的最大变化范围为±0.75 mV。

通过对二次谐波低电压突变结构复合腔回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及电子注-波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题。给出了3 mm 二次谐波低损耗TE02/TE03模式回旋管的模拟设计结果。计算采用了坡度磁场,互作用效率得到显著提高。PIC粒子模拟结果表明:在电子注电压25 kV、电流4 A、纵横速度比1.6、工作磁场1.72 T时,回旋管可获得37 kW 的输出功率,横向运动能量转换效率高达51%,器件效率为37%。

为获取细胞的内容物(蛋白质, DNA, RNA等), 探讨光电子技术在细胞破碎方面的应用, 理论上引入了BHK21(幼仓鼠肾细胞)的初始跨膜电位, 对BHK21细胞跨膜电压模型进行修正。设计了细胞破碎的控制及检测系统。制作的细胞破碎芯片电极的宽度和间距均为50 μm, 每个电极的长度为0.4 cm, 电极厚度为0.5 μm。搭建了用于细胞破碎、控制及自动检测的检测系统, 系统中以倒置显微镜作为主要光路部件, 采用300万像素的CCD摄像头采集图像信息, 并基于显微数字图像处理软件实现细胞图像处理。实验表明, BHK21细胞破碎的最佳电压幅度为3 V, 脉冲宽度为3 ms, 所搭建的光学检测系统能够自动识别BHK21数字图像, 并能对在显微视窗中的BHK21细胞实现自动计数等功能。