载流子倍增因子的特性是设计坚固可靠的功率半导体器件以及评估其对地面宇宙辐射引起故障的敏感性的关键问题。本文提出了一种低温恒温装置,以将使用来自 Am 241 放射源的软伽马辐射的非侵入式电荷谱技术应用于广泛的 Si 和 SiC 器件。本文提供了一种关系,将液氮温度下测得的倍增因子转换为环境温度下测得的倍增因子。本文提出了一种专用的模拟方案,将 TCAD 和 Monte Carlo 工具结合起来,以预测收集到的电荷的光谱并定位倍增因子的热点。最后,在强调了电荷倍增因子与地面宇宙辐射下的功率器件故障率之间的相关性之后,建议将本技术作为评估安全操作区的补充方法。
NASA Glenn研究中心的低温电子组一直在努力开发电动机控制电子产品,该电子设备将在40 K的温度下运行。该组进行了测试,以确定哪些电子组件将在如此低的温度下运行。然后,确定在低温下成功运行的组件被用于设计低温运动控制器电路。建立,评估和证明是在70 K处运行的原型电机控制器电路。接下来,Glenn Researchers计划在温度更低的温度下确定电路性能 - 降低到40K。
1.量子计算与量子信息。MA Nielsen 和 IL Chuang,剑桥大学出版社 2. Ciaran Hughes、Joshua Isaacson、Anastatsia Perry、Ranbel F. Sun、Jessica Turner,“量子计算的量子好奇者”,Springer,2021 3. Maria Schuld 和 Francesco Petruccione,“使用量子计算机进行机器学习”,第二版,Springer,2021 4. Maria Schuld 和 Francesco Petruccione,“使用量子计算机进行监督学习”,Springer,2018 5. Peter Wittek,“量子机器学习——量子计算对数据挖掘意味着什么”,爱思唯尔。 7. Michael A. Nielsen 和 Issac L. Chuang,“量子计算与信息”,剑桥,2002 年 8. Mikio Nakahara 和 Tetsuo Ohmi,“量子计算”,CRC Press,2008 年 9. N. David Mermin,“量子计算机科学”,剑桥,2007 年 10. https://qiskit.org/
然后,本文将使用多个阶段的涡轮机提出一个创新的冷冻冷却概念,该概念基于相同的工业涡轮增压器技术,可以在20-30 Kelvin温度范围内提供约1 kW的冷却能力(或在65 K时为5-6 kW),足以冷却10 mW的风力涡轮机。将来的其他版本可能在4 K处运行。它基于Air Liquide在成熟的反向涡轮增压涡轮增压 - 布雷顿制冷技术方面的丰富经验(从国际空间站,HTS地面应用于LNG船舶运营商)和大型科学工具(Cern-LHC,Iter,Iter,slac,slac等)。
数千到数百万个敏感信号需要通过稀释制冷机的所有温度阶段进行传输,以操作由许多量子位组成的未来大规模量子处理器。导热同轴电缆数量的激增将超出制冷机的冷却能力,对量子核心造成不利影响。将控制电子设备降至低温允许使用现有的超导电缆,减轻低温阶段之间的热传导,并且似乎是实现操作量子位数可扩展性的明确途径。这项博士论文旨在探索在低温下将工业 CMOS 28nm 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 技术用于量子计算应用。我们的第一个目标是将有关低温下 FD-SOI 28nm 晶体管的稀疏现有知识扩展到电路设计的实际方面,然后用于开发紧凑模型。为了加快对具有长达一小时的固有冷却周期的单个器件的表征,我们设计了一个集成电路,该集成电路多路复用了数千个具有不同几何形状和栅极堆栈类型的晶体管,用于低频测量电流-电压特性和从 300 到 0.1K 的配对分析。我们讨论并分析了不同温度下电路设计中重要量的变化趋势,例如跨导、电导和单个晶体管的跨导与漏极电流比。其次,我们探索了半导体量子器件与经典电子器件的低温共积分和全片上集成,旨在实现低至毫开尔文范围的特定测量。我们首先通过设计和表征低功耗跨阻放大器 (TIA) 来关注量子点器件的亚纳安电流测量。高增益放大器成功应用于测量单量子点和双量子点器件的电流,这些器件分别通过引线键合几毫米或片上集成几微米。为了进一步利用集成到同一基板的优势,我们将 GHz 范围的压控振荡器连接到双点的其中一个栅极,以尝试观察完全集成设备中的离散电荷泵。最后,我们提出了一种新的测量方案,利用低温电子学功能作为众所周知的反射测量法的替代方案,解决了单个量子器件栅极电容的测量问题。通过在 200 MHz 范围内集成电压控制电流激励和电压感应放大器,两者都靠近连接到 LC 槽的量子器件,器件电容变化的读出电路变成纯集总元件系统,具有谐振电路的阻抗测量,而没有任何像反射法中那样的波传播。这种方法增加了测量装置的简单性和紧凑性。我们甚至用由晶体管和电容器组成的有源电感器取代了反射法中使用的笨重无源电感器,在相同电感下面积降低了 3 个数量级,从而提供了更好的可扩展性。由此产生的电路成功测量了 4.2K 下纳米晶体管的 aF 电容变化,揭示了栅极电容中随栅极和背栅极电压而变化的振荡量子效应。在这篇论文的最后,给出了一幅与电路架构和设计相关的挑战的图景,最终目标是进入大规模量子处理时代。
手稿于2022年12月16日收到;修订了2023年2月3日; 2023年2月7日接受。出版日期2023年2月20日;当前版本的日期2023年3月24日。这项工作得到了加拿大自然科学和工程研究委员会(NSERC)的部分支持;在加拿大第一研究卓越基金的一部分;在加拿大第一研究卓越基金的一部分是由Laboratoire纳米技术纳米纳斯特梅斯(LN2),该基金是法国 - 加拿大 - 加拿大联合国际研究实验室(IRL-3463),由中心由国家de la Recherche Scorentifique(CNRS),Universitedesitédesherbrooke,Unigabrooke,Comecomeitififique(CNR)中心资助和合作。 ÉcoleCentrale Lyon(ECL)和国家科学研究所(Institut National des Sciences)贴花(INSA)LYON;并部分由魁北克人的自然与技术(FRQNT)。本文的评论由编辑F. Bonani安排。(通讯作者:Pierre-Antoine Mouny。)Pierre-Antoine Mouny, Yann Beilliard, and Dominique Drouin are with the Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT) and the Institut Quantique (IQ), Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC J1K 0A5, Canada, and also with the Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2), CNRS UMI-3463,3IT,Sherbrooke,QC J1K 0A5,加拿大(电子邮件:Pierre-antoine.mouny.mouny@usherbrooke.ca)。SébastienGraveine,Abdelouadoud El Mesoudy,RaphaëlDawant,Pierre Gliech和Serge Ecoffey与Interdistut Interdisci-Plinaire d'innovation D'innovation D'Innovation Technologique(3IT),Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke,QC J1K 0A 5,CANCALAINE,CANCALAITIE,以及CANCALATO,CANCARAITAN,以及CANCACATAINIIS Nanosystèmes(LN2),CNRS UMI-3463,3IT,Sherbrooke,QC J1K 0A5,加拿大。Marc-Antoine Roux与加拿大QC J1K 2R1的Sherbrooke大学量子研究所(IQ)一起。Fabien Alibart与加拿大Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke University Institute(3IT)的互助创新创新研究所,加拿大QC J1K 0A5,也与纳米技术实验室纳米系统(LN2)一起加拿大,还与法国59650 Villeneuve-d'ascq的电子,微电子学和纳米技术学院(IENN)一起。Michel Pior-Ladrière与纳米技术实验室纳米系统(LN2),CNRS UMI-3463,3IT,Sherbrooke,QC J1K 0A5,加拿大,以及与Sher-Brooke,Sherbrooke,Sherbrooke,Sherbrooke,QC j1 cancase cancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancancance of sherbrooke,QC J1K 0A5本文中一个或多个数字的颜色版本可在https://doi.org/10.1109/ted.2023.3244133上找到。<数字OBJET标识符10.1109/TED.2023.3244133
power modules under low temperature variations A. Halouani a, * , Z. Khatir a , R. Lallemand a , A. Ibrahim a , N. Degrenne b a Gustave Eiffel University, Paris-Saclay University, ENS Paris-Saclay, CNRS, SATIE, 78000 Versailles, France b Mitsubishi Electric R&D Centre Europe, 1 Allée de Beaulieu, 35708 Rennes,法国摘要在本文中,提出了IGBT功率模块功率循环期间电锥降解的新寿命预测模型。该模型基于实验裂纹繁殖分析和塑性菌株经验定律。在实验中,在高压下分别在高压下进行开关模式下的两个电源循环测试,并使用温度摆动∆𝑇!= 30°𝐶和∆𝑇!= 40°𝐶和最小温度𝑇!,#$%= 55°𝐶。已经选择了DUTS和测试条件,因此仅观察到芯片顶部互连的降解。在测试期间测量了状态电压(V CE),作为导线降解的指标,金属化和样品在不同的衰老阶段进行除去。将去除的样品横截面以观察循环的裂纹传播演化。涉及塑性应变经验法,我们使用了文献的结果,这些结果显示了塑性应变(∆𝜀&')随链条接触裂纹生长的演变。作为结果,这种新的终身预测模型基于铝线键的修改法定定律IGBT的疲劳显示了测试结果的良好拟合,并用于预测寿命。最后,估算了经过测试的IGBT模块的寿命,并用于验证所提出的模型的有效性。1。简介