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在低温温度下的半导体设备和其他电源电源库的审查
摘要随着对高功率密度的需求不断增长，并且为了满足极端的工作条件，研究集中在涉及低温温度下电力电子设备的性能上。本文的目的是审查功率半导体设备，被动组件，栅极驱动器，传感器，最终在低温温度下的电力电子转换器的性能。通过比较半导体材料的物理特性和商业功率半导体设备的电性能，碳化硅开关由于在低温温度下的抗性和切换时间增加而显示出明显的缺点。相反，当温度降低时，硅和氮化壳设备的性能提高了。功率半导体设备的性能上限可能会受到门驱动器的影响，与室温相比，商业替代方案在低温温度下表现出恶化的性能。此外，在低温环境中的电压和当前意义的选项是合理的。基于上述各种组件的低温性能，本文以概述了已发表的转换器的概述，这些转换器在低温环境中进行了部分或全面测试。
低温宽带子1-DB NF CMOS低噪声放大器用于量子应用
摘要 - 报告了基于标准40 nm CMOS技术的量子应用的低温宽带低噪声放大器（LNA）。LNA规范是从4.2 K处的半导体量子位的读数中得出的，其量子信息信号的特征是相位调节的信号。为了实现宽带输入匹配阻抗和低噪声图，可以利用输入晶体管的闸门电容。目标是将电阻和电容载荷与源电感变性的共同源阶段的输入阻抗匹配。电容载荷是由LC平行箱产生的，其谐振频率低于工作频率。实现的非构体等效电容已被证明是对输入阻抗匹配的好处。载荷的电阻部分是由cascode阶段的跨传导提供的。将电感器添加到cascode晶体管的门中以抑制其噪声，而具有两个共振频率的基于变压器的谐振器则用作第一个阶段的负载，从而扩展了操作带宽。提出并分析了LNA的低温温度操作的设计注意事项。LNA在整个频段（4.1-7.9 GHz）中实现了35±0.5 dB的测得的增益（S 21），回报损失> 12 dB，NF为0.75–1.3 dB（4.1-7.9 GHz），在室温下具有51.1兆瓦的功耗，同时显示为42±3.3 dB和NF的幂均值，均为0.2 db，Nf of 0.23-0.23-0.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d.65 d d d db。在4.6至8 GHz之间。据我们所知，这是基于在4 GHz以上工作的批量CMOS过程的第一个报告，该过程在房间和低温温度下均显示出亚1-DB NF。
为詹姆斯·韦伯（James Webb）空间望远镜低温环境展示的原型电机控制器
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。
使用片上低温 CMOS 有源电感器进行多路复用量子器件的阻抗测量
在寻求可扩展的量子处理器的过程中，人们投入了大量精力来开发低温经典硬件，以控制和读出越来越多的量子比特。当前的工作提出了一种称为阻抗测量的新方法，该方法适用于测量连接到谐振 LC 电路的半导体量子比特的量子电容。阻抗测量电路利用互补金属氧化物半导体 (CMOS) 有源电感器在谐振器中的集成，具有可调谐振频率和品质因数，从而能够优化量子器件的读出灵敏度。实现的低温电路允许快速阻抗检测，测得的电容分辨率低至 10 aF，输入参考噪声为 3.7 aF/ffiffiffiffiffi Hz p。在 4.2 K 时，有源电感的功耗为 120 μW，此外还有片上电流激励（0.15 μW）和阻抗测量电压放大（2.9 mW）的额外功耗。与基于色散 RF 反射测量的常用方案（需要毫米级无源电感）相比，该电路的占用空间明显减小（50 μ m 3 60 μ m），便于将其集成到可扩展的量子经典架构中。阻抗测量法已被证明是一种
高压低温风洞中氮气无种子测速：第三部分。共振飞秒激光标记
摘要 首次在高压、低温条件下表征了选择性双光子吸收共振飞秒激光电子激发标记 (STARFLEET) 测速技术。研究在美国宇航局兰利研究中心的 0.3 米跨音速低温风洞中进行，流动条件涵盖了该设施的整个运行范围；总压力范围从 100 kPa 到 517 kPa，总温度从 80 K 到 327 K，马赫数从 0.2 到 0.85。检查了 STARFLEET 信号强度和寿命测量的热力学依赖性，因为强度和寿命都会影响测量精度。发现信号强度与密度成反比，而寿命与密度几乎成线性关系，直到接近氮的液汽饱和点。速度测量的准确度和精度是在整个条件范围内评估的，标准误差确定为 1.6%，而精度范围约为自由流速度的 1.5% 至 10%。还观察到精度具有温度依赖性，这可能是由于在较高密度下寿命较长所致。
钕（III）掺杂的 Y3Al2Ga3O12 石榴石用于多用途比率测温：从低温到高温传感
通过固相反应制备了 Nd 3 + 掺杂的 Y 3 Al 2 Ga 3 O 12 石榴石陶瓷颗粒，并以此为原型研究 Nd 3 + 激活石榴石荧光粉作为低温和高温范围玻尔兹曼温度计的潜力。尽管近红外发射 Nd 3 + 激活荧光粉通常用于生物应用，但它们的实际用途受到生理温度范围内低灵敏度的阻碍。相反，100 800 K 范围内的光致发光分析在低温和高温范围内都表现出有趣的性能。事实上，通过利用 4 F 3 / 2 的斯塔克能级（Z 能级）以及 4 F 5 / 2 和 4 F 3 / 2 激发态的发射率，可以在同一材料中构建两个可靠的玻尔兹曼温度计，分别在低温范围（100 220 K）和高温（300 800 K）下工作。
在20-65 K温度范围内冷却超导风力涡轮机发电机的创新低温系统
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）。
使用X射线和光学显微镜
软X射线断层扫描（SXT）可以实现完全水合，低温保存的生物样品的三维（3D）成像，揭示了超微结构的细节，而无需染色，嵌入或切片。传统上仅在同步基因设施上可用，激光驱动的等离子源的最新进展导致了紧凑的软X射线显微镜（例如SXT-100）的发展。SXT-100将成像分辨率降低到54 nm全螺距，在30分钟到两个小时内获得了断层图。SXT-100与落叶显微镜整合在一起，通过桥接荧光和电子显微镜来促进相关工作流，同时保留玻璃化样品的结构完整性。我们通过各种用例演示了SXT-100的功能，包括成像Euglena Gracilis，酿酒酵母酵母细胞和哺乳动物细胞中的纳米颗粒。相对较短的断层图采集时间，软X射线断层扫描的几乎没有破坏性的性质以及其定量成像功能强调了其作为高级生物成像的强大工具的潜力。未来的发展有望增强吞吐量和更深入的整合，并与新兴的相关成像方式以及包括组织在内的各种样本类型。
博士论文：用于量子计算应用的低温半导体器件可靠性 (f/m/div)*
我们提供一篇博士论文，研究液氦温度下半导体器件的老化机制。基于电气测量，确定并深入研究了 4.2 K 下的相关物理老化机制。开发或扩展了低温老化模型。过去二十年来，量子计算一直是基础研究中一个非常活跃的领域。在过去的 5 年里，它已经达到了成熟的水平，商业应用触手可及。英飞凌希望通过研究不同的量子系统及其在低温下的电子环境来推动这一发展，以便操纵和读取这些系统。在半导体器件中，许多物理效应会导致器件电气参数的漂移，进而导致整个电路故障。预测这种漂移在整个生命周期中的现象对于确保电路的功能性非常重要。对于量子计算应用，需要研究低温下的退化效应，并分别开发物理模型。