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基于PIN二极管的兆瓦级快速倒相开关设计
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作者 陈良萍 殷勇 +6 位作者 江涛 秦雨 李海龙 王彬 毕亮杰 熊正锋 蒙林 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第9期20-26,共7页
为研究基于磁控管等电真空振荡器的低成本、小型化、稳定且可阵列化应用的SLAC能量倍增器(SLED),设计了一种功率容量兆瓦级、响应时间纳秒级的高功率快速倒相开关。在波导结构中插入传统PIN二极管加载线型移相电路单元,通过波导外置偏... 为研究基于磁控管等电真空振荡器的低成本、小型化、稳定且可阵列化应用的SLAC能量倍增器(SLED),设计了一种功率容量兆瓦级、响应时间纳秒级的高功率快速倒相开关。在波导结构中插入传统PIN二极管加载线型移相电路单元,通过波导外置偏置电路控制PIN二极管的“开”/“关”状态,改变移相电路的等效阻抗以控制波导传输微波相位。已通过高功率实验验证了此类二极管波导移相器的高功率特性。通过级联8个移相电路单元实现180°相移。对所设计的倒相开关进行了频域与时域参数测试:频域测试结果表明,该倒相开关在工作频率下的插损小于0.7 dB,在中心频率2.458 GHz处相移172°,相移量与仿真设计值相比误差在±4°以内;时域测试结果表明,该倒相开关的倒相时间约为5 ns。 展开更多
关键词 能量倍增器 脉冲压缩器 倒相开关 pin二极管
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基于变分模态分解和自动编码器的PIN二极管温度特性预测
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作者 张洋 周扬 +2 位作者 张泽海 阳福香 葛行军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期96-101,共6页
提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线... 提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线的精准预测。通过与多种机器学习方法的对比验证了结合VMD分解可有效提升预测精度,同时也验证了自编码器在特性曲线拟合上的优势。 展开更多
关键词 pin二极管 强电磁信号 器件特性预测 变分模态分解 自编码器
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电磁脉冲作用下PIN二极管的响应 被引量:28
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作者 李勇 宣春 +2 位作者 谢海燕 夏洪富 王建国 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2061-2066,共6页
采用自主开发的二维半导体器件效应模拟软件,对电磁脉冲作用下PIN二极管的响应进行了数值模拟研究,分析了PIN管在脉冲电压上升沿时间内出现的电流过冲现象。结果表明:过冲电流与高频下PIN二极管的电容性有关,过冲电流的峰值与上升沿时... 采用自主开发的二维半导体器件效应模拟软件,对电磁脉冲作用下PIN二极管的响应进行了数值模拟研究,分析了PIN管在脉冲电压上升沿时间内出现的电流过冲现象。结果表明:过冲电流与高频下PIN二极管的电容性有关,过冲电流的峰值与上升沿时间有关,上升沿时间越短,峰值越大;PIN管的掺杂也会对过冲电流产生影响,P层、N层的掺杂浓度越高,过冲电流的峰值越大,过冲电流的波形下降越快;I层掺杂浓度对过冲电流也有一定影响,但并不显著。 展开更多
关键词 电磁脉冲 pin二极管 过冲电流 限幅器
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快上升沿电磁脉冲作用下PIN二极管中的电流过冲现象 被引量:13
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作者 周怀安 杜正伟 龚克 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期783-787,共5页
为了研究瞬态电磁脉冲对PIN二极管的干扰,利用基于扩散漂移模型的基本半导体方程,采用半导体器件一维瞬态数值仿真的方法,对快上升沿阶跃电磁脉冲作用下PIN二极管中的电流密度和电荷密度分布的变化进行了研究,分别观察了正反偏电压脉冲... 为了研究瞬态电磁脉冲对PIN二极管的干扰,利用基于扩散漂移模型的基本半导体方程,采用半导体器件一维瞬态数值仿真的方法,对快上升沿阶跃电磁脉冲作用下PIN二极管中的电流密度和电荷密度分布的变化进行了研究,分别观察了正反偏电压脉冲作用下过冲电流的产生过程并进行了分析。分析表明,过冲电流是和PIN二极管在高频下的容性表现相关的,无论是在正电压还是负电压情况下,脉冲上升沿时间越短、初始正偏压越高,则过冲电流密度的峰值越高。 展开更多
关键词 快上升沿电磁脉冲 pin二极管 干扰 过冲电流 器件数值仿真
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宽带pin二极管单刀双掷开关的设计与实现 被引量:7
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作者 王立发 杨瑞霞 +1 位作者 吴景峰 贾英茜 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期238-241,共4页
采用两个pin二极管设计、仿真,制作了一个8~20 GHz并联结构的高功率容量的单刀双掷开关。首先通过采用一个新的电路结构,该电路结构除了传统的并联pin单刀双掷开关结构外,还有微带线匹配电路部分,克服了并联结构单刀双掷开关难以实现... 采用两个pin二极管设计、仿真,制作了一个8~20 GHz并联结构的高功率容量的单刀双掷开关。首先通过采用一个新的电路结构,该电路结构除了传统的并联pin单刀双掷开关结构外,还有微带线匹配电路部分,克服了并联结构单刀双掷开关难以实现大的带宽的缺点。然后选择合适的二极管,根据其参数,建立开路、短路等效电路模型;利用Ansoft Designer软件对电路进行了仿真和优化。最后根据优化结果制作并测试了单刀双掷开关。该单刀双掷开关插入损耗在频率8~20 GHz内小于1.7 dB,在频率8~15 GHz内小于1.5 dB;开关隔离度在整个频带内大于21 dB;在14 GHz耐功率容量大于10 W(CW)。 展开更多
关键词 pin二极管 单刀双掷开关 插入损耗 隔离度 宽带
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PIN二极管限幅器的电磁脉冲损伤特性试验 被引量:7
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作者 王冬冬 邓峰 +1 位作者 郑生全 侯冬云 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2015年第2期65-69,共5页
电磁脉冲作用下,位于射频前端的限幅器能对接收机起基本保护作用。通过试验研究基于多级PIN二极管的限幅器在方波脉冲和超宽带脉冲注入时的电磁脉冲损伤阈值以及损伤效应,发现当入射电磁脉冲幅度超过损伤阈值时,限幅器存在不可逆转的损... 电磁脉冲作用下,位于射频前端的限幅器能对接收机起基本保护作用。通过试验研究基于多级PIN二极管的限幅器在方波脉冲和超宽带脉冲注入时的电磁脉冲损伤阈值以及损伤效应,发现当入射电磁脉冲幅度超过损伤阈值时,限幅器存在不可逆转的损伤累积效应。此外,利用时域反射技术对限幅模块的内部损伤部位进行了定位,发现相对于前级PIN二极管,后级PIN二极管更易发生损伤,损伤原因判断为前级二极管I层较厚,因此其对陡前沿脉冲的响应时间较慢、尖峰电压泄漏高达上百伏,导致后级I层较薄、耐压等级较低的PIN二极管受到过电压击穿。 展开更多
关键词 pin二极管 限幅器 电磁脉冲 损伤特性
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PiN二极管的一种改进型PSpice模型 被引量:5
7
作者 李方正 徐勤富 +1 位作者 赖建军 李光升 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S1期172-176,共5页
针对物理模型建模困难、宏模型精度不高的问题,提出了PiN二极管的一种混合PSpice模型,通过正向恢复电流模型、反向恢复电流模型和以变电阻表示的电荷存储区模型的共同作用,反映PiN二极管的动态特性。该模型综合了物理模型的通用性好和... 针对物理模型建模困难、宏模型精度不高的问题,提出了PiN二极管的一种混合PSpice模型,通过正向恢复电流模型、反向恢复电流模型和以变电阻表示的电荷存储区模型的共同作用,反映PiN二极管的动态特性。该模型综合了物理模型的通用性好和宏模型简单灵活的优点,仿真和实验验证了该模型的合理性和准确性。 展开更多
关键词 pin二极管 PSPICE模型 正向恢复 反向恢复
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大功率PIN二极管限幅器对电磁脉冲后沿响应的分析 被引量:19
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作者 王波 黄卡玛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1177-1181,共5页
利用PSpice电路模型数值计算了阶跃电磁脉冲后沿作用下大功率PIN二极管限幅器的瞬态响应。发现大功率限幅器在阶跃脉冲后沿作用下会输出反向脉冲,其幅度可能与限幅器尖峰泄漏的幅值相当甚至更大,这可能是一种新的影响限幅器性能的安全... 利用PSpice电路模型数值计算了阶跃电磁脉冲后沿作用下大功率PIN二极管限幅器的瞬态响应。发现大功率限幅器在阶跃脉冲后沿作用下会输出反向脉冲,其幅度可能与限幅器尖峰泄漏的幅值相当甚至更大,这可能是一种新的影响限幅器性能的安全隐患。分析发现:反向脉冲幅度在一定范围内随激励脉冲持续时间的增加、幅度的加大、后沿时间的变短而变大;随射频扼流电感值的增加而减小。 展开更多
关键词 大功率pin二极管限幅器 PSPICE模型 阶跃电磁脉冲 脉冲后沿 反向脉冲 安全隐患
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采用PIN二极管反馈的射频可变增益放大器 被引量:4
9
作者 张良浩 谢红云 +3 位作者 赵彦晓 张万荣 江之韵 刘硕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期206-210,共5页
射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈... 射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈支路中PIN二极管的正向偏压来实现.基于带有PIN二极管反馈的可变增益放大器的高频小信号等效电路,本文详细分析了增益可控机制,设计并制作完成了1.8GHz的可变增益放大器.测试结果表明在频率为1.8GHz时,控制电压从0.6V到3.0V的变化范围内,增益可调范围达到15d B;噪声系数低于5.5d B,最小噪声系数达到2.6d B.整个控制电压变化范围内输入输出匹配均保持良好,线性度也在可接受范围内. 展开更多
关键词 可变增益放大器 pin二极管 小信号等效电路 锗硅异质结双极晶体管 射频
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用于电磁干扰预评估的功率PIN二极管建模研究进展 被引量:4
10
作者 张逸成 张佳佳 +1 位作者 韦莉 姚勇涛 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期617-624,共8页
对高压大功率PIN二极管的各类微观动态模型的基本假设条件、核心原理和实现过程进行了详细分析,分别从有效性、收敛性、精确程度、计算效率、参数获取难度等方面对各类模型进行比较和评价.在此基础上,对模型的改进方向进行了展望,为PIN... 对高压大功率PIN二极管的各类微观动态模型的基本假设条件、核心原理和实现过程进行了详细分析,分别从有效性、收敛性、精确程度、计算效率、参数获取难度等方面对各类模型进行比较和评价.在此基础上,对模型的改进方向进行了展望,为PIN二极管模型的优化及其在电磁干扰(EMI)预评估领域的应用提供支撑. 展开更多
关键词 pin二极管 微观动态模型 电磁干扰预评估
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温度对PIN二极管限幅器功率响应特性的影响 被引量:9
11
作者 王波 黄卡玛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期645-648,共4页
通过求解PIN二极管基区双极载流子扩散方程得到了限幅器Pspice等效电路模型,根据PIN二极管物理参数与温度的关系,数值计算得到了PIN二极管限幅器在多个温度点的功率响应特性,发现温度的升高会使限幅器内部损耗增加,加剧限幅器内部热损... 通过求解PIN二极管基区双极载流子扩散方程得到了限幅器Pspice等效电路模型,根据PIN二极管物理参数与温度的关系,数值计算得到了PIN二极管限幅器在多个温度点的功率响应特性,发现温度的升高会使限幅器内部损耗增加,加剧限幅器内部热损伤。并利用恒温控制系统进行了实验验证,实验结果与数值计算结果相符合。实验还发现高温热冲击可能使限幅器限幅能力大幅下降,可能成为通信系统的重大安全隐患。 展开更多
关键词 pin二极管 微波限幅器 功率响应特性 温度
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基于拉氏变换的变温度PIN二极管动态建模 被引量:4
12
作者 张佳佳 叶尚斌 +1 位作者 张逸成 姚勇涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期139-146,共8页
为了实现车载设备的传导噪声预估,二极管模型需在车载环境的宽温度变化范围内对动态特性进行准确描述。以PIN型功率二极管为研究对象,分析了定温度的拉式变换解析模型,引入温度参数,将原模型参数与温度的关系以函数的形式表达,实现任意... 为了实现车载设备的传导噪声预估,二极管模型需在车载环境的宽温度变化范围内对动态特性进行准确描述。以PIN型功率二极管为研究对象,分析了定温度的拉式变换解析模型,引入温度参数,将原模型参数与温度的关系以函数的形式表达,实现任意结温下的模型参数温度修正,从而建立变温度的PIN二极管动态特性模型。在此基础上,通过温箱实验对感性负载条件下的功率二极管动态性能进行测试,实现了模型参数抽取和模型验证。结果显示,该模型在25~120℃的宽温度范围内,可实现反向恢复特性的精确模拟,各项特性参数的误差均较小,不会出现PSPICE通用模型的异常振荡问题,能满足宽频率及宽温度范围的汽车级EMI预估需求。 展开更多
关键词 pin二极管 拉氏变换 变温度模型
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功率PIN二极管PSpice子电路模型 被引量:5
13
作者 盛定仪 杨耿 +1 位作者 谭吉春 杨雨川 《现代电子技术》 2008年第6期141-143,共3页
提出一种改进的PIN二极管子电路模型。该模型能够反映PIN二极管的瞬态开关特性,将基区电导调制效应考虑在内。通过PSpice软件瞬态仿真PIN二极管的正向直流、反向恢复特性。利用该子电路对新型SiC材料PIN二极管建模仿真,仿真结果表明运... 提出一种改进的PIN二极管子电路模型。该模型能够反映PIN二极管的瞬态开关特性,将基区电导调制效应考虑在内。通过PSpice软件瞬态仿真PIN二极管的正向直流、反向恢复特性。利用该子电路对新型SiC材料PIN二极管建模仿真,仿真结果表明运用新材料对二极管开关性能有显著提高。 展开更多
关键词 pin二极管 电路模型PSpice仿真 碳化硅 瞬态开关特性
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微波激励PIN二极管的时频响应研究 被引量:3
14
作者 杨成 万双林 刘培国 《微波学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期9-12,16,共5页
利用一种PIN二极管子电路模型,分析微波激励下的I区电导调制机理,通过ADS软件瞬态、谐波仿真,研究Ⅰ层厚度w和少数载流子寿命τ对PIN二极管时频响应的影响。结果表明,对于同一微波激励,w越大,尖峰泄漏功率越大,导通时隔离度越小;τ越大... 利用一种PIN二极管子电路模型,分析微波激励下的I区电导调制机理,通过ADS软件瞬态、谐波仿真,研究Ⅰ层厚度w和少数载流子寿命τ对PIN二极管时频响应的影响。结果表明,对于同一微波激励,w越大,尖峰泄漏功率越大,导通时隔离度越小;τ越大,尖峰泄漏脉宽越小,导通时隔离度越大。仿真结果与理论分析相符。 展开更多
关键词 pin二极管 电导调制 时频响应 Ⅰ层厚度
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PIN二极管用硅外延材料 被引量:1
15
作者 殷海丰 徐永宽 薛兵 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期410-412,共3页
介绍了研制适用于大功率PIN二极管的硅外延材料的工艺过程,采用CVD化学气相外延生长技术,对硅源流量与掺杂剂浓度的精确控制,实现了快速外延生长和高浓度掺杂。通过大量实验,利用4.0μm/min的生长速率得到了掺杂浓度为2.0×1019cm-... 介绍了研制适用于大功率PIN二极管的硅外延材料的工艺过程,采用CVD化学气相外延生长技术,对硅源流量与掺杂剂浓度的精确控制,实现了快速外延生长和高浓度掺杂。通过大量实验,利用4.0μm/min的生长速率得到了掺杂浓度为2.0×1019cm-3的超高浓度的掺杂外延层,其外延层表面光亮,满足了PIN二极管的使用要求。 展开更多
关键词 外延 pin二极管 电阻率 掺杂剂
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基于PIN二极管模型的开关电源电磁干扰研究 被引量:1
16
作者 刘强 周海京 +1 位作者 徐福锴 赵振国 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第S2期29-32,共4页
本文采用电路-器件协同仿真的方法对开关电源中的电磁干扰进行了分析。本文采用了基于有限元的混合方法对双极扩散方程进行求解,建立能够准确展现导通和截止特性的PIN二极管子电路模型,并将其作为整流关键器件加载到开关电源电路中。在... 本文采用电路-器件协同仿真的方法对开关电源中的电磁干扰进行了分析。本文采用了基于有限元的混合方法对双极扩散方程进行求解,建立能够准确展现导通和截止特性的PIN二极管子电路模型,并将其作为整流关键器件加载到开关电源电路中。在电路分析中分别加载商业软件PIN二极管模型和自建PIN二极管模型,获得两种不同情况下的分布电容电流、共模电压和差模电压,通过对比分析,认识了开关电源电磁干扰的物理特性以及关键器件模型对电磁干扰分析的影响。 展开更多
关键词 开关电源 电磁干扰 pin二极管
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绝缘栅控PIN二极管型晶闸管的研究
17
作者 蔡军 汪克林 JohnnyK.O.Sin 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期68-73,共6页
设计了一种新颖的绝缘栅控PIN二极管型晶闸管(IGPDT).此结构绝缘栅PIN二极管被用来有效地控制晶闸管的开启及关断.通过二维数值模拟研究了IG-PDT的通导特性及开关特性.结果显示IGPDT有与槽栅基区电阻控制晶... 设计了一种新颖的绝缘栅控PIN二极管型晶闸管(IGPDT).此结构绝缘栅PIN二极管被用来有效地控制晶闸管的开启及关断.通过二维数值模拟研究了IG-PDT的通导特性及开关特性.结果显示IGPDT有与槽栅基区电阻控制晶闸管(TBRT)类似的导通特性,其栅控电流关断能力达几百A/cm2,且电阻负载的开关速度是TBRT的三倍多. 展开更多
关键词 绝缘栅控 pin二极管 晶闸管
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基于GaAs PIN二极管的宽带大功率单片单刀双掷开关 被引量:5
18
作者 刘会东 魏洪涛 +1 位作者 吴洪江 高学邦 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期495-498,共4页
GaAs PIN二极管具有开态电阻小、截止频率高以及功率容量大的特点,采用GaAs PIN二极管制作的开关插入损耗较小、隔离度较高、并且功率的线性较好。基于河北半导体研究所GaAs PIN工艺制造了一款单刀双掷开关芯片。该开关采用单级并联结... GaAs PIN二极管具有开态电阻小、截止频率高以及功率容量大的特点,采用GaAs PIN二极管制作的开关插入损耗较小、隔离度较高、并且功率的线性较好。基于河北半导体研究所GaAs PIN工艺制造了一款单刀双掷开关芯片。该开关采用单级并联结构。通过微波在片测试,在小信号条件下,6~18 GHz范围内插入损耗小于1.45 dB、隔离度大于28 dB,输入输出反射损耗小于7.5 dB。把开关装入夹具中进行功率特性测试,在连续波输入功率37 dBm,12 GHz条件下测试输出功率仅压缩0.5 dB,具有非常好的功率特性。在4英寸(100 mm)晶圆上开关的成品率较高,具有非常好的工程应用前景。 展开更多
关键词 大功率 宽带 单刀双掷 砷化镓 pin二极管
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GaAs垂直结构PIN二极管限幅器 被引量:7
19
作者 王静辉 魏洪涛 张力江 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期766-768,共3页
基于垂直结构GaAs PIN二极管的工艺技术开发,在GaAs PHEMT生产线上开发研制了GaAs PIN二极管限幅器单片集成电路。针对不同频段的单片电路采用了不同的材料结构参数设计。工艺中采用先进的深挖槽技术,严格控制横向钻蚀问题,制作出了限... 基于垂直结构GaAs PIN二极管的工艺技术开发,在GaAs PHEMT生产线上开发研制了GaAs PIN二极管限幅器单片集成电路。针对不同频段的单片电路采用了不同的材料结构参数设计。工艺中采用先进的深挖槽技术,严格控制横向钻蚀问题,制作出了限幅水平40 mW、最大承受功率5 W的多个频段GaAs限幅器单片电路,成品率达到95%以上。GaAs垂直结构PIN二极管工艺对GaAs PIN二极管大功率开关、限幅器等GaAs MMIC的发展具有重大意义。 展开更多
关键词 垂直结构 pin二极管 限幅器 深挖槽
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并联PiN二极管的温度频率特性建模与分析 被引量:3
20
作者 李晓玲 冉立 +2 位作者 曾正 胡博容 邵伟华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期5405-5414,共10页
针对风电变流器等应用场景,随着功率等级的不断提升,硅PiN二极管的并联使用问题日益突出。然而,并联硅PiN二极管器件的静态参数具有分散性,并联器件间的线路布局存在不均衡性,这些因素都导致并联器件间的电流分布不均,进而引起器件间的... 针对风电变流器等应用场景,随着功率等级的不断提升,硅PiN二极管的并联使用问题日益突出。然而,并联硅PiN二极管器件的静态参数具有分散性,并联器件间的线路布局存在不均衡性,这些因素都导致并联器件间的电流分布不均,进而引起器件间的损耗和发热不一致,使并联PiN二极管工作于不同的结温。相应地,结温差异会对二极管的反向恢复过程产生影响,并进一步影响并联器件间的电流和结温分布,甚至危害器件和变流器的安全稳定。该文以硅PiN二极管分立器件为研究对象,计及温度影响,建立正向导通损耗和反向恢复损耗的数学模型,以阐释温度对并联PiN二极管电–热平衡的调节机制。然后,针对大注入电流的运行工况,基于导通损耗与反向恢复损耗对温度所呈现出的相反趋势,结合二极管开关频率和工作结温之间的内在制约机制,提出决定并联二极管结温差异发展趋势的“零温度–频率特性”概念。最后,利用实验展示不同温度、不同电流等级下的温度–频率特性,验证该特性的正确性。通过构建并联二极管开关频率与热稳定极限的关系,可为硅PiN二极管的并联设计和使用提供参考,并为模块封装中的结温在线监测提供方法。 展开更多
关键词 pin二极管 并联 温度影响 反向恢复
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