摘要：Bi-2223超导带材是一种具有较高载流能力的高温超导材料,被广泛用来制造高场强的内插磁体以及核磁共振(NMR),磁头振成象(MRI)等核磁共振设备。在超导磁体的设计以及交流损耗的计算中,不可避免地会涉及到Bi-2223带材中电流密度的分布。基于Brandt数值分析的方法,考虑了自场和外场对于临界电流密度的影响,利用Matlab对Bi-2223带材截面的电流密度分布进行了计算。为了便于仿真计算,用实验测得的临界电流与磁场关系的数据代替了Kim模型和Bean模型。在计算中主要施加了3种外加条件:(1)只施加横向磁场;(2)只通入传导电流;(3)将通入传导电流的带材放置于背景场中。结果显示,当Im20 A或者Bm>100 mT时,Bi-2223带材中电流密度的最大值随着传导电流和外场的幅值增加而减小;屏蔽电流会随着外磁场的频率增加而减小,传导电流的频率对于电流分布的影响可以忽略不计;当通入传导电流的Bi-2223带材放置于背景场中时,电流密度的分布相对于中心不再对称,并且饱和电流值会随着外磁场的幅值增加而减小。

摘要：为了准确掌握离子推力器放电室阳极壁面电流密度分布特性,并深入理解阳极壁面处等离子体运动特性,设计了近阳极壁面等离子体诊断的具体实施方案,并基于LIPS-200离子推力器开展了近阳极壁面处等离子体诊断试验研究,得到了主要磁极附近壁面等离子体参数,并得到阳极壁面吸收电流密度分布特性。试验结果表明:LIPS-200离子推力器阳极壁面处主要磁极附近的等离子体密度范围为8.07×10^15m^-3~3.96×10^16m^-3,测试点的电子温度范围为0.82eV^1.45eV,壁面电流密度范围为12A/m^2~829A/m^2;柱段壁面电子温度相对锥段较低,但电流密度较大,尤其在中间极靴位置电流密度最大,约为阴极极靴处电流密度的3倍,约为屏栅极靴处电流密度的2倍,阳极电流主要在放电室中间极靴处发生损失。

摘要：微细电铸过程中,阴极表面的电流密度分布直接影响沉积层的质量。通过对电沉积基本原理的分析,得到了电流密度及其分布对电沉积过程和沉积层质量的影响关系,结果表明,阴极表面金属层的沉积速率与电流密度成正比,沉积层厚度分布与电流密度分布一致。重点利用有限元方法对电沉积系统中电流密度进行了计算,对于不同形状和不同导电化处理方法的微结构,计算结果表明,在导电基底上制作微结构模型以有利于电沉积的结晶;设计用于微细电铸工艺的微结构时,应尽量避免侧壁与基板为锐角的结构,应选取较小的深宽比。从而为基于微细电铸工艺微结构设计的优化提供了基础。

摘要：2020年,韩国学者以4H-SiC材料为基底提出了一种新型ESD防护器件HHFGNMOS(high holding voltage floating gate NMOSFET),此结构显著改善了4H-SiC GGNMOS(grounded-gate NMOSFET)因SiC材料特性导致的剧烈回滞现象.但是在HHFGNMOS结构中仍存在电流分布过于密集的问题.在本文中首次将comb-like结构用于HHFGNMOS防护器件,将器件的漏区底部进行梳型改造,充分利用电流集边效应使电流分布变得均匀,并通过TCAD仿真给出了Comb-like结构的设计变量对结构性能的影响.基于4H-SiC的GGNMOS,HHFGNMOS,Comb-like HHFGNMOS在TLP脉冲下的瞬态仿真结果显示,comb-like HHFGNMOS的二次失效电流I相比GGNMOS以及HHFGNMOS由17 A提高到22 A,提高了29%;此外comb-like HHFGNMOS回滞相比GGNMOS及HHFGNMOS减小了55.2%和5%.因此在面积不变、工艺相兼容的情况下较大程度改善了器件的鲁棒性,减小了回滞效应.

摘要：设计并制备了一种带有电流导引结构的新型倒装AlGaInP LED。实验结果表明,在20mA直流电流注入下,器件的电压为2.19V,输出光功率与普通倒装器件相比提高了17.33%。通过电流导引结构,使得器件注入电流被主动引导到电极以外部分,有效增大了上电极以外部分有源区中用于发光的有效载流子数目的比例,同时减轻了电流密度过大现象,大大提高了器件的出光效率。

摘要：笼型实心转子感应电机实心体与导条感应电流相互耦合,尤其是两极电机起动时,实心体涡流对导条电流分布产生很大影响,使导条电流密度由槽口至槽底呈现先减小后增大的不对称U型分布。传统计算方法会导致转子参数计算误差较大,严重影响电机设计的准确性。该文建立考虑磁场饱和效应的二维多层电磁场解析模型,求解两极笼型实心转子感应电机起动工况下的磁场分布。在此基础上,计及转子铁心轭部感应电流影响,建立转子导条电流解析计算模型,并求解电机在起动运行时笼型导条电流密度的分布。最后,通过与有限元仿真结果对比,验证不同电压下起动时,所求解的导条电流密度分布规律的准确性。结果表明所提出的计算方法适用于包括两极电机在内的各种极数笼型实心转子感应电机,为该类电机起动参数及性能的准确计算提供了参考。

摘要：电枢在发射过程中,瞬时变化的导轨电流会在金属身管外壳上感应出巨大的涡流,身管涡流会产生额外的损耗,同时外壳涡流的去磁效应会改变电枢、导轨等器部件的应力分布从而影响装置发射性能。该文建立了电磁轨道发射装置的数学模型,并针对整体式、上下分断式以及叠压式三种外壳结构有限元模型进行了电磁场-结构场联合仿真,获得了发射装置电磁参数和各部件应力分布。有限元电磁仿真结果表明,叠压式外壳结构外壳涡流最小、电感梯度最大、器部件应力最大,整体式外壳结构外壳涡流最大、电感梯度最小、器部件应力最小。全系统电气仿真和对比试验证明,在满足外壳支持强度和装置各部件应力条件下,选用高磁导率、低电导率的材料并设计抑制涡流的身管外壳结构,有利于提高发射装置电枢出口速度和系统效率,从而获得优良的发射性能。

摘要：工频短路电流作用下架空地线预绞丝端口可能因高温发生断裂失效,有必要对预绞丝端口的结构进行优化。基于传统预绞丝端口的结构特征,提出一种阶梯型的预绞丝端口结构。为证明改进措施的有效性,构建两种预绞丝端口的电磁热耦合仿真模型,其中导体长度由电磁场和温度场的边界条件位置共同确定。通过仿真模型分析工频短路电流下两种端口的电流密度和暂态温度分布。随后结合仿真结果,提出一种考虑温度不均匀分布的地线机械性能评估方法,并利用该方法对比两种端口处地线的抗拉强度和额定破断力。最后,设计暂态温升实验验证仿真模型的准确性。研究结果表明:仿真模型具有足够的准确性,误差不超过6%。相较于传统端口,阶梯型端口可避免发热瓶颈点集中于地线同一径向截面。端口处地线的额定破断力随着短路电流增大逐步下降,尤其是传统端口。同等条件下阶梯型端口处的地线机械承载能力要高于传统端口,一定程度上可以防范地线高温断裂。

摘要：电解槽的结构和运行参数对碱性水电解的性能起着重要作用。针对工业碱性水电解槽紧凑的装配结构,特别是在电流密度大于5000 A·m^(-2)时,本文首次建立了耦合电场和欧拉-欧拉k-ε湍流流场的三维数值模型,以准确模拟碱性水电解槽的性能。将模拟结果与实验数据进行比较,验证了模型的准确性。通过电解槽内部电场和流场特性的反馈,确定了适合的浓度、流量的操作条件和流道结构的优化设计方法。适当增加电解液浓度和流速有利于降低槽电压。KOH水溶液的最佳浓度和流速分别为6.0-8.0 mol·L^(-1)和30.0-45.0 mL·min^(-1)。随着电极与隔膜距离的增加,欧姆过电压显著增加;流道高度和双极板上导流柱的排列方式对电压的影响微弱,但三角形排列的导流柱和流道高度的增加有利于提高流体的分布均匀度,适当增加导流柱之间的距离有利于降低槽电压。多流体出入口电解槽有利于产生更均匀的流体分布,流道高度对多出入口电解槽同样影响不大。宽导流柱间距的多流体出入口电解槽G-2.5-T-0-5-3,配合高流量,既能降低槽电压,又能提高电解质在电极面的法向流速,使电解槽发挥最佳性能。本工作对碱性水电解高效电解槽的放大设计和优化具有一定指导意义。

摘要：通过对典型结构的高亮度发光二极管 (HB LED)的注入电流扩展以及器件的光输出的理论分析 ,计算了LED的电流密度分布和光输出效率与顶层厚度的关系 ,结果表明顶层厚度对器件光电特性的影响很大 ,较厚的顶层可以使器件的注入电流容易扩展、光容易耦合输出。优化设计后得到顶层厚度应该在 4 9～ 98μm之间。最后给出器件外量子效率与顶层厚度的关系曲线 ,并预言以GaAs为吸收衬底的LED外量子效率最大不超过 12 1%。