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[硕士论文] 王娅静
电子科学与技术 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:GaN材料具有禁带宽度大、击穿电场高、电子迁移率高和热导率高等优势,在微波高功率领域有着极大的应用潜力。目前,以AlGaN/GaN异质结为基础形成的高电子迁移率晶体管是 GaN基器件的杰出代表,被广泛地应用于航空、航天领域。由于太空环境温度变化巨大,这就要求器件具有非常高的温度可靠性,同时满足在极高温和极低温下长期稳定工作的要求。近年来,对于GaN HEMT器件高温可靠性的研究已逐渐趋于成熟,但是对于器件低温特性的分析则明显不足。因此,本文通过理论结合实验的方法对GaN HEMT的低温特性进行了深入分析。
  本研究主要内容包括:⑴利用Lakeshore TTPX低温探针台进行温度控制,通过外接的Aglient B1500和Keithley4200对器件的直流和频率特性分别进行测试。对常规AlGaN/GaN器件在77K~300K温度范围内的直流特性分析得到,随着温度的降低,器件的输出电流出现了先增大后减小的变化规律,最大值在 T=100K时取得。通过 TLM模型对77K~300K的欧姆接触性能分析得到,方块电阻和比接触电阻都随着温度的降低而减小。基于fat-FET相关理论,利用栅长为20μm的GaN HEMT在线性区的变温跨导和C-V曲线,计算得到2DEG迁移率在100K时取得最大值,而当温度大于/小于100K时,迁移率都有所减小,这可以很好地解释输出电流随温度的变化。另外,通过C-V环结构分析得到,77K~200K范围内,温度变化对2DEG面密度的影响较小。⑵对薄势垒增强型和耗尽型GaN HEMT的低温特性进行了对比,结果显示,在低温强场下,两类器件都出现了明显的kink效应。另外,随着温度的降低,增强型器件的阈值电压出现了明显的正漂,这与耗尽型器件阈值电压随温度的变化相反。最后,T=77K时增强型器件的变频C-V曲线的频散程度明显大于耗尽型器件,在100KHz的频率条件下,增强型器件的 C-V曲线随着温度的降低出现了显著的右移,这与阈值电压的变化相吻合。⑶对77K~350K的栅漏电分析发现,对正向栅电流,热电子发射在较高温度条件下占主导地位,而低温下栅电流的主要形成机制是隧穿。而对反偏栅漏电,77K~200K温度范围内,ln(J/E2b)与1/Eb呈线性关系,即栅漏电的主要形成机制是F-N隧穿。在250K~350K条件下,ln(J/E2b)随√Eb线性变化,并且拟合直线的斜率m(T)和截距b(T)随1000/T也表现出很好的线性变化规律,即FP发射是栅漏电的主导机制。⑷利用变频电导法对77K~200K AlGaN/GaN异质结界面态进行了分析,得到的结论是,当栅极偏压从GaN缓冲层深耗尽区向2DEG积累区变化时,界面处的陷阱密度逐渐增大,但是陷阱密度对温度的变化不敏感。另外,陷阱发射时常数只有在阈值电压临界点上才会出现明显的增大,在其余偏置点上变化不明显,这主要和界面处能带结构的变化有关。
[硕士论文] 王娅静
控制科学与工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:导引头主要应用于精确制导领域,它可以实现对目标的搜索、捕获、识别与跟踪拦截功能。在对目标跟踪拦截的过程中,弹体运动、气流以及摩擦等干扰会通过多种方式耦合到导引头,严重影响导引头视线稳定与跟踪。传统方法中对扰动的隔离一般通过在导引头天线框架上安装速率陀螺,然后直接反馈控制来实现。但是随着小型化导引头的发展,直接稳定方式的负载体积受到限制,所以捷联式稳定方案被提出用以解决导引头视轴稳定问题。
  本文针对捷联式稳定平台下导引头对弹体扰动的隔离方法,进行了原理性的分析,并建立了角速度和角位置两种补偿方法下的仿真模型,对补偿算法的有效性进行了验证。最后搭建了导引头捷联式稳定平台的实验测试系统,对补偿算法进行了实际验证。本文的主要研究内容如下:
  (1)阐述了导引头的直接稳定和捷联稳定原理,以及坐标系旋转变换的欧拉角和四元数两种表示形式以及两者之间的关系。
  (2)建立了天线框架动力学模型,通过仿真验证了弹体扰动是造成导引头天线视轴不稳定的主要因素。
  (3)根据实际参数建立了稳定平台伺服机构的模型,并利用PID控制方法对速度环与位置环进行了校正,然后仿真分析了捷联稳定平台下角速度和角位置两种补偿方法对弹体扰动的隔离性能。
  (4)采用时间序列分析法建立了陀螺信号随机漂移模型,并基于该模型建立了卡尔曼滤波方程,对陀螺数据进行了处理,有效降低了陀螺信号的随机漂移对稳定精度的不良影响。
  (5)搭建了导引头捷联式稳定平台的实验测试系统,在DSP集成开发平台中开发了角速度和角位置两种补偿方法的软件,通过实验验证了补偿算法在工程应用中的可行性。
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