模拟渐变异质结中的隧穿电流

Chien Liu 2018年 10月 29日

当电荷载流子的能垒厚度等于或小于衰减长度时,量子隧穿效应将发挥重要作用。为了解释这一效应,我们可以使用 COMSOL® 软件 5.4 版本的“半导体模块”提供的 WKB 隧穿模型 功能来模拟异质结和肖特基接触边界条件。在下文中,我们将通过基准模型演示其用法。

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Thomas Forrister 2018年 10月 24日

在例行检查过程中,眼科护理专业人员会检查常见的屈光不正症状,如近视、远视和散光。随着患者年龄的增长,医生还会检查老花眼,这是一种眼调节能力减弱的现象,会导致近视力长期完全丧失。视觉调节过程非常复杂,很难获得改进老视诊断和治疗所需的有用眼睛特性。为了解决晶状体折射率的测量问题,研究人员利用仿真开发了一种逆向工程技术。

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Chien Liu 2018年 10月 18日

薛定谔-泊松方程 多物理场接口可用于模拟包含诸如量子阱、量子线和量子点等载流子的量子约束系统。在本文中,我们将以砷化镓纳米线的基准模型为例,演示如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件附加的“半导体模块”提供的这项功能。

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Brianne Christopher 2018年 8月 14日

如果你曾经参观过伦敦圣保罗大教堂内的华丽穹顶,想必你当时说话的时候一定非常谨慎。瑞利勋爵大约于 1878 年发现,拱形结构呈现出一种有趣的声学现象,即在穹顶的一边小声说话,在其他位置可以听得非常清楚。瑞利将这种效应称为“回音廊”。令人惊讶的是,你完全可以在另一个科学领域观察到类似的效果:光波在光环谐振器中传播。

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Caty Fairclough 2018年 7月 13日

环行器有点类似圆形交叉路口(也称为旋转或环形交叉口):它们内部的运动仅发生在一个方向上,而且每条路径都兼作入口和出口。然而,在环行器中,微波信号总是在下一个可用端口处出射。由于这种特性,环行器可用于涉及到将发射器和接收器耦合到公共天线的应用。为了确保环行器能够成功运行,电气工程师可以使用电磁仿真来研究环行器设计。 微波环行器快速入门 微波环行器是一种非互易多端口设备,通常包含三个 Y 形端口。在环行器中,来自一个端口的入射波只能耦合到下一个端口。由于这项功能,电气工程师经常使用环行器来隔离微波元件。 环行器的简单示意图。图片由 Geek3 提供。在 CC BY-SA 3.0 许可下使用,通过 Wikimedia Commons 分享。 微波环行器的一个常见应用是双工器。在环行器的作用下,无线电通信系统或雷达单元中的发射器和接收器能够共享公共天线,同时仍将接收器与发射器隔离。 为了构建环行器,工程师经常使用各向异性材料,如铁氧体,因为它们具有高电阻和高磁导率。但是,材料的选择会影响波在环行器端口之间传播的方式。在本例中,我们使用 COMSOL Multiphysics® 软件附加的“RF 模块”来精确分析铁氧体材料和环行器的内部工作原理。 使用 COMSOL® 软件模拟三端口铁氧体环行器 下面所示的无损三端口铁氧体环行器实例以三个 120° 角连接的矩形波导部分构成。在每个分支内,相同的介电调谐元件被用来匹配 Y 形接头。铁氧体柱置于接头中心,并被 H0 偏置磁场沿轴线方向磁化。 三端口微波环行器的几何结构。 该模型分析了 10G Hz 的 TE10 波在环行器中的传输过程。由于 TE10 波导模式在横向上没有变化,因此可以使用二维模型来简化分析。 包含介电调谐元件的二维环行器几何结构。 环行器的一个设计目标是通过匹配接头来减少输入端口的反射。为了匹配接头,必须确定当调谐元件采用各种不同的材料时,TE10 波在三个端口之间的传播效果。为此,您可以计算 TE10 基模下与调谐元件介电常数相关的 S 参数(衡量环行器的透射率和反射率)。 铁氧体环行器设计能够正常运行吗? 使用“RF 模块”,您可以对环行器设备进行 S 参数分析。下图比较了介质匹配元件(eps_r)的相对介电常数与 S11 参数,后者与端口 1(输入臂)的反射系数有关。 该结果表明设备在 eps_r = 1.29 附近实现了最小反射。 S11 参数与相对介电常数的关系。 在第二张绘图中,仔细查看 eps_r 值等于 1.29 时的情况。您可以使用此值来看到约为 -35 dB 的反射系数。这对于环行器设计来说是一个很好的值。 微波环行器中的电场模和功率流。 从上图中的功率流箭头可以看出,微波能量按照预期在一个方向上从一个端口流向另一个端口。另外,在电场大小绘图中没有驻波模式。基于这些发现,我们可以得出结论,环行器设计的行为表现符合预期。 利用电磁仿真,电气工程师可以有效推进微波环行器的设计进程。 后续操作 如希望试用微波环行器案例,请单击下方按钮,跳转至“案例下载”页面,您可以获得详细的建模说明和 MPH 文件(请注意,这需要有效的软件许可证和 COMSOL Access 帐户)。 […]

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Caty Fairclough 2018年 6月 20日

硅平面器件、成像传感器和微处理器内通常都包含了金属-氧化物-硅(MOS)电容器。为了保证这些器件正常运行,工程师可以使用仿真准确分析电容器设计。COMSOL Multiphysics® 软件附加的“半导体模块”为用户提供了多种分析优化方法……

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Kirill Shaposhnikov 2018年 6月 18日

扬声器驱动器的全面分析不仅限于频域研究。一些我们需要或不需要(但仍令人着迷)的效应只能通过非线性时域研究来捕获。在本文中,我们将讨论系统非线性如何影响声音的生成,以及如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件对扬声器驱动器执行非线性失真分析。

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Walter Frei 2018年 5月 25日

COMSOL Multiphysics® 软件附加的“AC/DC 模块”最常见的用途之一是对产生大量感应电流的时变磁场中的导体及其他有损材料进行建模。正确的建模方法取决于磁场随时间的变化速率。在本文中,我们将回顾相关的基础知识,并介绍各种相关的建模技术。

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Caty Fairclough 2018年 5月 17日

埃里伯斯山(Mount Erebus)是地球上最偏远的火山之一,它坐落在冰雪覆盖的南极。酷寒的环境容易造成一些误解,埃里伯斯山实际上是南极洲最活跃的火山。在绘制岩浆流时,一种方法是采用大地电磁法(MT)这项技术来测量地壳的电阻率。为了研究和改进大地电磁法,工程师可以使用电磁仿真来分析其性能。

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Bridget Paulus 2018年 5月 16日

由于电磁带隙(electromagnetic band gap,简称 EBG)能够“调谐出”特定频率,所以许多应用中出现了它的身影。电磁带隙可以抑制多余的电磁干扰(electromagnetic interference,简称 EMI),并提高电磁兼容性(electromagnetic compatibility,简称 EMC)。这些结构通常安装在相隔不远的天线之间,以最大限度地减少相互耦合,从而提高天线性能。然而,EBG 并非总能提高天线的隔离度。借助 COMSOL Multiphysics® 软件和附加“RF 模块”,工程师可以对 EBG 的有效性进行分析。

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