本文關鍵詞：一種功率脈沖半導體激光器驅(qū)動模塊的設計和實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脈沖式半導體激光器有著廣泛的應用。例如激光測距、激光雷達、泵浦固體激光器、脈沖多普勒成像等方面。隨著脈沖式半導體激光器的飛速發(fā)展,其應用范圍已經(jīng)覆蓋了許多領域,成為了當今光電子領域的核心器件,如何將其相應的驅(qū)動電路優(yōu)化、經(jīng)濟化、微型化和實用化是以后該領域研究的方向之一。驅(qū)動電路需要進行模塊化,采用混合集成電路的方式實現(xiàn)裝配,縮小其物理尺寸,方便用戶使用。本次研究任務不光要實現(xiàn)驅(qū)動電路的設計工作,同時要實現(xiàn)電路的混合集成化,故本次論文將分成電路設計和混合集成工藝實現(xiàn)兩個方面分別進行研究和討論。電路設計部分:本文分析了幾種典型的激光驅(qū)動電路,設計了一套滿足設計要求的脈沖式半導體激光器驅(qū)動電路。本驅(qū)動電路主要由電源供電電路、脈沖產(chǎn)生電路,脈沖整形電路、功率放大電路、ESD保護電路等五個部分組成。首先,電源電路將輸入電壓調(diào)整為5V以便供器件使用,接著通過由SN74123組成的脈沖產(chǎn)生電路將輸入的方波信號轉換為同頻率的脈沖信號,然后經(jīng)過由三極管N182和P182組成脈沖整形電路將信號放大,最后輸出的脈沖信號作為P-溝道MOSFET管的開關信號,用于驅(qū)動半導體激光器。工藝實現(xiàn)部分:本驅(qū)動電路采用混合集成電路工藝制造生產(chǎn),電路基板采用三氧化二鋁陶瓷基板,電路布線采用薄膜金層與薄膜電阻進行布線,元器件使用貼片式電容和電阻以及裸芯片組成,內(nèi)引線鍵合采用25um金絲球焊壓焊,封裝外殼采用雙列直插的金屬外殼,并在高純氮氣中進行平行封焊,以保證器件內(nèi)部的氣氛穩(wěn)定。本文分析了混合集成電路工藝對器件電特性與可靠性的影響,并且進行了相應的試驗,最終得到既適合生產(chǎn)又能滿足器件質(zhì)量要求與可靠性要求的生產(chǎn)工藝方案。最后,經(jīng)過一系列的電參數(shù)測試與篩選試驗考核后,認為本驅(qū)動電路完全能夠滿足設計與使用要求。
【關鍵詞】：激光器 驅(qū)動電路 混合集成電路 可靠性
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 功率脈沖式激光器驅(qū)動電路的概況及發(fā)展趨勢13-15
• 1.2 選題在理論或?qū)嶋H應用方面的意義和價值15-16
• 1.2.1 電路相比同類PCB板驅(qū)動電路的優(yōu)點15
• 1.2.2 電路相對于同類單片集成電路的優(yōu)點15-16
• 1.3 脈沖半導體激光驅(qū)動電路的基本設計思路16-17
• 1.4 本論文的主要工作步驟17-18
• 1.5 本論文的結構安排18
• 1.5.1 電路設計部分18
• 1.5.2 模塊設計與工藝實現(xiàn)部分18
• 1.6 本章小結18-19
• 第二章 驅(qū)動模塊的電路設計19-38
• 2.1 功率脈沖半導體激光驅(qū)動模塊的性能指標19-20
• 2.1.1 工作原理19
• 2.1.2 模塊主要性能指標19-20
• 2.1.2.1 工作條件19
• 2.1.2.2 貯存溫度范圍19
• 2.1.2.3 性能參數(shù)19-20
• 2.2 功率脈沖半導體激光驅(qū)動模塊的性能指標分析20-22
• 2.2.1 脈沖波形的定義20-21
• 2.2.2 模塊電參數(shù)指標分析21-22
• 2.2.2.1 工作條件分析21
• 2.2.2.2 溫度范圍21
• 2.2.2.3 性能參數(shù)21-22
• 2.3 功率脈沖半導體激光驅(qū)動電路的常用電路22-23
• 2.3.1 可控硅輸出激勵器22
• 2.3.2 雪崩管輸出激勵器22-23
• 2.3.3 晶體管輸出激勵器23
• 2.4 功率脈沖半導體激光驅(qū)動電路的設計23-32
• 2.4.1 功率脈沖半導體激光驅(qū)動電路的設計思路23-24
• 2.4.2 功率脈沖半導體激光驅(qū)動電路的分立設計24
• 2.4.3 信號處理單元電路原理圖24-25
• 2.4.4 功率放大單元電路原理圖25-26
• 2.4.5 信號處理單元的設計26-32
• 2.4.5.1 電源供電電路的設計26-28
• 2.4.5.2 脈沖產(chǎn)生電路的設計28-31
• 2.4.5.3 脈沖整形電路的設計31-32
• 2.5 功率脈沖半導體激光器驅(qū)動電路的仿真32-37
• 2.5.1 電源供電電路的仿真32
• 2.5.2 脈沖產(chǎn)生電路的仿真32-34
• 2.5.3 脈沖整形電路的仿真34-35
• 2.5.4 驅(qū)動電路的整體仿真35-37
• 2.6 本章小結37-38
• 第三章 驅(qū)動電路的模塊化設計38-79
• 3.1 功率脈沖驅(qū)動電路的模塊設計思路38
• 3.2 驅(qū)動電路的分立設計38-39
• 3.3 驅(qū)動模塊重要組成部分的可靠性分析與研究39-58
• 3.3.1 電路基片的分析研究40-43
• 3.3.1.1 氧化鋁基片40-41
• 3.3.1.2 氧化鈹基片41-42
• 3.3.1.3 氮化鋁基片42-43
• 3.3.1.4 基片的選擇43
• 3.3.1.5 基片的可靠性問題43
• 3.3.2 電路布線的分析研究43-46
• 3.3.2.1 薄膜電路布線的基本設計規(guī)則43-44
• 3.3.2.2 薄膜電路的基本設計規(guī)則44-45
• 3.3.2.3 薄膜電路設計的可靠性問題45-46
• 3.3.3 貼片電容選擇分析46
• 3.3.4 有源器件的入廠評價篩選46-48
• 3.3.5 內(nèi)引線鍵合強度的要求48-49
• 3.3.6 封裝外殼的選擇和可靠性保障49-51
• 3.3.6.1 封裝外殼的選擇49-51
• 3.3.6.2 封裝內(nèi)部的可靠性保障51
• 3.3.7 電路模塊的ESD防護研究與設計51-58
• 3.3.7.1 ESD的來源及危害51-53
• 3.3.7.2 驅(qū)動模塊ESD防護措施53-54
• 3.3.7.3 靜電放電試驗后測試結果54-58
• 3.4 電路模塊的設計與裝配58-63
• 3.4.1 電路基片圖紙的設計58-59
• 3.4.2 電路的外殼設計圖紙59-60
• 3.4.3 電路模塊的裝配60-63
• 3.4.3.1 引出端排列60
• 3.4.3.2 電路模塊的裝配圖紙60-61
• 3.4.3.3 模塊所需要的原材料清單61-62
• 3.4.3.4 模塊的裝配工藝62-63
• 3.4.3.5 模塊裝配完成的圖片63
• 3.5 電路模塊的電參數(shù)測試63-68
• 3.5.1 電路模塊的電參數(shù)特性63-64
• 3.5.2 電路模塊的電參數(shù)測試方法64-66
• 3.5.2.1 測試板原理圖64-65
• 3.5.2.2 靜態(tài)參數(shù)測試方法65-66
• 3.5.3 電路模塊的電參數(shù)測試結果66-68
• 3.5.3.1 電路模塊的常溫參數(shù)測試結果66
• 3.5.3.2 電路模塊的低溫參數(shù)測試結果66-67
• 3.5.3.3 電路模塊的低溫參數(shù)測試結果67-68
• 3.6 電路模塊的篩選68-70
• 3.7 電路模塊的可靠性鑒定檢驗70-75
• 3.8 電路模塊的可靠性預計分析75-78
• 3.8.1 λb的計算76-78
• 3.8.2 其他因數(shù)和 λP的計算78
• 3.9 本章小結78-79
• 第四章 結論79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-84

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