PIN二極管限幅器的瞬態(tài)電熱耦合分析.pdf

1、在未來的高科技戰(zhàn)爭中，信息的控制權將變得越來越重要，因此通信系統(tǒng)將會成為高功率微波武器攻擊的重點。PIN二極管作為通信系統(tǒng)接收機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，對了解PIN二極管的毀傷機理、加強雷達接收機的電磁防護具有重要的意義。
　　本文采用數(shù)值模型對PIN二極管進行了模擬，數(shù)值模型相比于解析模型更適合深入分析半導體器件內部物理量的分布。文章首先基于半導體漂移-擴散方

2、程組和熱傳導方程，利用時域譜元法(SETD)推導出PIN二極管瞬態(tài)電熱特性求解方程，通過算例驗證了了PIN二極管正向導通、反向截止的特性，計算了PIN二極管內部溫度分布，并且分析了正弦波作用下PIN二極管內部載流子的運動情況。介紹了半導體器件二次擊穿的物理機理，闡述了計算大電壓作用下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PIN二極管的電流模式破壞，通過分析，確立了在電流模式破壞的過程中，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、電壓定律理論相結合，運用牛頓迭代方法計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二極管內部載流子的運動情況，研究了PIN限幅電路輸出電壓尖峰泄漏持續(xù)時間，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。并且高功率微波對限幅器電路中PIN二極管的損傷也得到了分析。