电荷结构

摘要： 利用加入起电、放电参数化方案的数值模式[Weather Research and Forecasting Model(Version 3.7.1),WRF3.7.1_ELEC],分别对发生在青藏高原东北部青海大通地区和华北地区北京西部山区的两次雷暴过程进行模拟研究,对比分析两个不同地区雷暴个例的电荷结构特征差异及原因。结果表明:对发生在两个地区的雷暴个例,模式均能够较好地模拟出雷暴的移动方向、回波强度以及形状的变化特征。对比两个个例不同发展阶段雷暴云电荷结构可以看出,除了在发展旺盛阶段两个地区的雷暴云电荷结构自下而上均为“+-+-”的四层结构,在发展初始阶段和消亡阶段,两个地区雷暴云电荷结构明显不同。造成两个雷暴个例在雷暴云初始和消亡阶段电荷分布差异的主要原因是云中霰粒子混合比和有效液态水含量的差异。

摘要： 本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式进行数值模拟,对2018年8月6日一次雷暴天气过程进行数值模拟。同时,对模拟得到的微物理、闪电、电场以及电荷结构的时间、空间演变过程进行分析。本次模拟较好的还原了当日的对流过程,为今后的雷电预报服务提供参考。

摘要： 本文自主研制性能稳定的双金属球三维电场探空仪,并结合气象探空仪等构建了雷暴电场-气象综合探空系统,实现了雷暴云内三维电场及温度、湿度的同步测量.2019 年夏季对华北平原地区雷暴开展穿云观测,并结合地面大气电场、雷达回波、变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)反演的动力场等资料进行综合研究,首次给出该地区雷暴云内的电场和电荷结构分布特征.对2019 年8 月7 日发生的一次中尺度对流系统电场探空发现,在雷暴减弱阶段,其弱回波区内存在5 个极性交替的电荷区:4.4～5 .6 km之间的上部正电荷区(0 °C附近)、3 .6～4.4 km之间的中部负电荷区和1 .0～3 .6 km之间的下部正电荷区,此外在 1 km 下方有一个负极性电荷区,雷暴云顶附近5 .7～6 .9 km之间为一个弱负极性屏蔽电荷区.其中,中部负电荷区和下部正电荷区由多个不同强度、不同厚度的电荷层构成.此外,电场探空系统在中部负电荷区高度范围内经历的上升—下沉—再次上升的往返探空数据表明,雷暴云内动力环境复杂,电荷结构分布相似但又有所差异,反映了实际雷暴云内电荷分布的时空不均匀性和复杂性.

摘要： 本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式进行数值模拟,对2018年8月6日一次雷暴天气过程进行数值模拟.同时,对模拟得到的微物理、闪电、电场以及电荷结构的时间、空间演变过程进行分析.本次模拟较好的还原了当日的对流过程,为今后的雷电预报服务提供参考.

摘要： 利用球载电场探空仪于2019年8月12日在海南岛东北部海岸线附近获得的一次局地雷暴消散阶段的云内电场探空资料,结合S波段天气雷达、地面大气平均电场仪、地闪定位等观测资料,详细分析了该雷暴的演变过程和电学特征.由电晕电流反演的垂直电场廓线可知,云内正、负电场最大值分别位于大约6.3和8.3 km处,垂直方向上,云内分布着6个电荷区,最下部为负电荷区,往上依次改变极性,且所有电荷区都位于零度层以上的混合相区域.由于数据中断,无法准确判断上部负电荷区上部边界以及其上方的正电荷区信息,其余四个电荷区分别位于海拔高度6.0—6.3 km,6.3—6.6 km,6.9—7.3 km以及7.3—8.3 km之间,电荷密度分别为–1.84,1.80,–1.46和1.04 nC/m3.由已有数据推算,最上部负电荷区电荷密度应大于–0.51 nC/m3,其电荷区相对强度仅次于靠近其下部边界的正电荷区,两者电荷区厚度都超过1 km.

摘要： 为了认识以暖云强降水为主导的对流单体中的电荷结构特征及其形成原因,利用加入了起放电参数化方案的WRF模式,模拟了2017年5月7日广州局地突发的以暖云降水为主导的特大暴雨过程,分析讨论了此次过程中一个单体成熟发展阶段的电荷结构的特征及其成因。结果表明,此次以暖云降水为主导的特大暴雨过程中的单体对流强度较弱,云顶高度低于同地区典型对流过程,强回波区由大雨滴形成,范围较小,顶较低,对流运动向0°C层以上输送的过冷水较少,不利于冰相粒子形成,导致大小冰相粒子含量均较少,其中含量最多的冰相粒子为雪花,其次依次为霰、冰晶、冰雹。云内起电较弱,以非感应起电为主。非感应起电主要以对流区中-15°C层以下正的起电率为主,感应起电率以对流区中的负极性为主。对流区中空间净电荷呈三极性结构,其中中部负电荷区和底部正电荷区中心电荷密度及电荷区范围相当,上部正电荷区相对较弱,范围较小。对流区外围仅有弱的中部负电荷区和底部正电荷区。中部负电荷区由带负电荷的冰晶和雪花共同主导,上部正电荷区由带正电荷的雪花主导,底部正电荷区主要是由带正电荷的霰粒子及带正电荷的雨滴主导。强起电区和放电区重合,主要集中在回波中心上部35~50 dBZ的对流区。

摘要： 引入一种新型冰晶异质核化方案,基于二维雷暴云模式,探讨雷暴云电过程对三种异质核化的响应。结果表明:浸润核化是冰晶生成的最重要异质核化过程,较高数浓度的冰晶消耗雷暴云内液态水含量,抑制淞附过程,导致霰粒子比含水量低,表现为较强的负极性非感应起电率;接触核化生成的冰晶量最少,仅对雷暴云中下层3~5 km处的冰晶有贡献,同时霰粒子数浓度较低,导致该方案下的起电过程最弱;沉积核化主要影响云砧处的冰晶,有利于提高霰收集云滴的效率,表现为极高的霰比含水量,促进低温区非感应起电过程的发生。总体上来看,三个方案下的电荷结构均由较复杂的多极性发展为偶极性。其中浸润方案中主正电荷区的抬升最明显,而接触方案过低的冰晶分布高度与沉积方案过高的冰晶分布高度,都直接导致了次正电荷区更快消散。

摘要： 为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验.结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云产生更多的小云滴,降水过程受到抑制.而当水汽含量升高时,云滴数浓度的增长速度更快,雨滴数浓度升高,缓解了降水变弱的趋势.(2)水汽含量较低时,随着气溶胶浓度升高,更多小云滴被带入冻结层形成大量小冰晶,霰粒含量升高,雷暴云起电过程增强.气溶胶浓度升高至一定的量级(3000 cm?3)时,冰晶尺度减小和雨滴浓度降低抑制霰粒生长,雷暴云起电过程受到削弱.感应起电和非感应起电过程随气溶胶浓度升高呈先增强后减弱的趋势.水汽含量的升高促进了冰相粒子的增长,起电过程呈现持续增强的趋势,气溶胶浓度为3000 cm?3时起电率达到极值,电荷密度的增幅扩大.(3)水汽含量较低时,雷暴云难以发展成深厚的系统,气溶胶浓度变化对其影响不明显,电荷结构由三极性发展,在消散期演变为偶极性电荷结构;水汽含量较高时,雷暴云迅速发展成深厚的系统,随着气溶胶浓度升高,在雷暴发展旺盛阶段电荷分布表现为多层复杂结构.研究显示水汽含量在气溶胶浓度变化对雷暴云微物理、起电过程及电荷结构的作用中扮演重要角色.

摘要： 基于自主获取的双金属球电场探空仪穿云观测数据,结合地面大气电场、天气雷达、闪电定位等综合观测资料,对华北平原地区一次中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS)层云区域内的探空电场和电荷结构进行研究。探空系统上升和下降阶段均处于该MCS层云区域中,此时雷暴正处于成熟阶段。完整的上升阶段探空数据表明,该MCS层云区域内存在6个正、负极性交替的电荷区,主正电荷区的高度范围为8.2~9.5 km,对应温度层-20~-14°C;主负电荷区高度范围为7.4~8.2 km(-14~-10°C);紧靠下方为一个薄正电荷区;最上方为一负极性电荷屏蔽区;0°C层附近有一对正、负极性电荷区。探空下降阶段(间隔约1 h)获取的层云区域电荷分布与上升阶段大致对应,但电荷层所处高度以及厚度和电荷密度均有所差异。

摘要： 本文采用的三维雷暴云动力-电耦合数值模式是在孔凡铀等的三维冰雹云模式基础上，加入了详细的起电和放电参数化方案而建立的。本次模拟使用的模拟区域范围为35kmX35kmX18.5km，水平方向的网格距为1km，垂直方向的网格距为0.5km，初始扰动选择的是热泡扰动方式，设定扰动位温1.6°C，水平方向上的扰动半径为8km，垂直方向上的扰动半径为2km，模拟总时问为90min。高原地区对流较其他地区而言云低所在的高度及温度较低，对流较弱，且极易形成固态降水。高原地区电荷结构特征较为明显，在雷暴云发展初期底部就出现较为深厚的正电荷区，且整个发展过程中电荷结构始终为三极性结构(即底部一直存在较大正电荷区)。由于较强的上升气流，使得输送至云内的水汽增多，用于起电水成物粒子增多，使得底部正电荷区较大且较为深厚。

摘要： 通过使用Meso-NH模式对北京地区2013年8月11日的雷暴过程进行了模拟，并对工CE3和工CE4两种方案模拟的结果进行统计分析，对两种方案的微物理和电过程进行了具体的分析。结果表明:有冰雹生成的雷暴云持续时间在1小时左右，起电放电过程迅速，闪电发生频次明显低于没有冰雹生成的雷暴云，雹粒了主要由霹粒了自动转化生成，由于雹粒了的生成，带走了大量的云水，使得云中比含水量迅速降低，冰晶和霹的生成以及起电减弱。随着降雹的结束，雷暴云也迅速消散。无冰雹生成时，雷暴云在发展阶段呈反偶极性电荷结构，在成熟阶段呈四级性结构(在反三级性结构上有一个正的屏蔽电荷层)，消散阶段呈三级性结构。而有冰雹生成时，雷暴云在三个阶段均呈反偶极性结构，且成熟阶段电荷密度要略高于没有冰雹生成时。主要是由于冰雹的降落加速了云中的对流运动，同时冰雹形成释放的潜热进一步加剧了对流运动。降雹发生44min，比闪电峰值提前23min，降雹时对应的闪电次数较少，小于4min-1，降雹在55min基本结束，尔后闪电频次有一个跃升，平均在7min-1,78min闪电频次迅速减少，闪电频次与降雹的分布基本一致。

摘要： 本文主要对发生在青海地区的一次短时强降水过程的雷暴电荷结构进行了分析.本文利用闪电定位辐射源来分析雷暴电荷结构，闪电VHF三维定位系统是利用时差法对闪电辐射源进行定位。本文获得观测数据的闪电三维定位辐射源定位系统共有7个测站，其定位精度很高，因此利用三维定位辐射源配合雷达资料可以分析雷暴整个发展过程的电荷结构。通过对闪电类型的统计发现，此次雷暴单体2过程产生的闪电以云闪为主，占到了总闪电数的71%。地闪发生数较少，且以负地闪为主。在雷暴的发展和旺盛阶段闪电较少，但在雷暴的消散阶段，闪电数急剧增加。通过与雷达回波对比，此次雷暴过程的闪电在发展和旺盛阶段主要发生在强回波区外围，而在雷暴的消散阶段，闪电发生在强回波区。闪电发生区域的雷暴的电荷结构在单体发展的初期为反极性电荷结构，而在雷暴发展的后期为三极性电荷结构，并在单体的前部和后部电荷区所处位置不同。

摘要： 目前研究表明,非感应起电机制是雷暴云起电的主要机制,而且己受到广大学者的认可.国内对东北、西北和华北地区雷暴云电荷结构模拟研究较多,对南京地区的雷暴云电荷结构的模拟几乎没有.所以本文利用法国三维非静力中尺度数值模式Meso-NH中的六种非感应起电参数化方案(Helsdon and Farley(1987)、Takahashi(1984)、Gardiner等(1985)、Saunders等(1991)(及其简化方案)、Saunders and Peck(1998),简写为:HELFA、TAKAH、GARDI、SAUN2(SAUNI)、SAP98)采用理想场模拟2011年7月26日南京地区雷暴云的电荷结构.闪电放电方案采用MacGorman等方案.

摘要： 为了解决雷暴云电荷结构的反演问题,本文在分析球对称电荷模型的基础上,推导了一个非线性方程组,提出了一种利用地面电场资料对雷暴云电荷结构反演的混合算法.该算法以粒子群算法为基础,针对方程组显著的非线性,构造了压缩因子Φ,将模拟退火算法嵌入带压缩因子的粒子群算法中,并结合地面多站电场资料,对雷暴云的电荷结构进行了反演.结果表明,该雷暴云发展成熟时,雷暴云底高度均值1650米,电荷呈现典型的三极型结构,电荷区厚度均值为788米,云底存在一定强度的正电荷,云内为强度较大的主负电荷区和主正电荷区.

摘要： 本文采用三维积云起-放电模式，从三维的角度进行数值模拟，分析了清远地区2015年7月17日的一次雷暴天气过程，并重点对雷暴微物理及电荷结构的进行了分析。

摘要： 本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式,并选取个例分别就两种方案进行了模拟对比试验.模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-50.1°C～-7.6°C温区之间,高于原方案所得的-50.1°C～-24.2°C温区;在整个雷暴云的发展过程中新方案冰晶的分布高度、温度区间以及最大浓度值均大子原方案.(2)在新方案中,温度相对较高的过冷区产生大量冰晶,其争食云中水汽抑制了云滴、雨滴的增长.此外,与原方案相比,霰增长受雨滴大幅减小的影响进一步得到限制,导致生成的霰小于原方案,且空间分布具有较大区别.(3)两方案在雷暴云初期形成的电荷结构不同:在发展旺盛与消散阶段新方案中电荷空间分布区域和电荷量均大于原方案,此外,在不同时刻主正电荷区和主负电荷区的中心高度存在差异.在本文对云微物理过程及起电的分析为继后探讨气溶胶与雷暴云起放电过程、电荷结构之间的相互关系提供了有利条件。

摘要： 雷电监测预警中,大气电场仪联网观测的广泛运用改善了单站电场仪存在的预警成功率较低、预警时间不易掌握及不能预示雷暴临近方向等问题.遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应搜索算法,它能解决雷电云电荷的非线性问题.本文在处理联网电场资料时,结合已有研究成果,在雷暴云的双极性模型的基础之上,尝试利用大气电场仪联网的最少配置,运用遗传算法用相邻三个站点的电场资料计算出各时刻测站与雷暴中心的距离、电荷量和雷暴云高度,结果表明,遗传算法应用于电荷的反演,计算雷电云模型电荷强度,大气电场仪到雷暴云的距离具有一定的准确率.

摘要： 利用耦合了详细气溶胶活化方案和起电参数化方案的WRF模式,研究了气溶胶对理想超级单体雷暴起电过程的影响.研究发现,不同气溶胶背景下,雷暴云的微物理过程和电过程差别十分明显.气溶胶增加使雪和霰粒子的增长率增加,云内冰相粒子数浓度增多.在污染个例中,由于较多的冰相粒子参与碰撞分离过程,使雷暴起电过程明显增强.气溶胶对电荷结构也有一定的影响,清洁个例中,电荷结构始终保持者偶极性的电荷结构,而在污染个例中,模拟初期到中期电荷结构为偶极性,在中后期,在主正电荷区之上出现了一个新的负电荷中心.通过分析气溶胶对雷暴微物理过程的影响可知,气溶胶增加使冻结层之上的液态水含量增加,导致淞附增长率增加,这就导致了该区域的霰粒子荷正电而冰晶粒子荷负电.总而言之,气溶胶浓度增加,不仅能够增强雷暴起电过程,还能通过增加高层液态水含量,使主正电荷区之上出现新的负电荷中心.

摘要： 本文利用京津地区SAFIR3000三维闪电定位系统的全闪资料、地闪定位系统的地闪资料、多普勒天气雷达资料、北京站探空资料，以及欧洲中心再分析资料等气象观测数据，分析了2007年7月10日发生于同一天气系统中的北京和天津两例雹暴过程，研究雹暴过程中两次闪电活跃阶段的特征。本研究分析了两例相同天气背景和同一天气系统中几乎同时发生的北京和天津地区两次雹暴过程的闪电活动特征。结果发现两次雹暴过程存在两次闪电活跃阶段，即对应降雹的闪电活跃阶段，以及降雹后发生的第二次闪电活跃阶段。前一个活跃阶段地闪以正极性主导，降雹出现在闪电活动峰值之后。降雹阶段闪电活动持续减弱，降雹结束时间附近，闪电活动达到谷值。随后，闪电活动再次增强，开始进入到第二个活跃阶段，该阶段闪电频次显著强于降雹阶段，且地闪极性以负为主。结合先前的研究，雹暴闪电活动的两个阶段特征可能具有一定的普遍性。

摘要： 本发明提供了电荷平衡结构、具有电荷平衡结构的功率器件及制作方法，通过扩散形成P型外延层和N型外延层的混合结构，使得P型外延层和N型外延层相互耗尽，形成电荷平衡的结构，使得P型外延层无法耗尽沟道内的二维电子气，只有栅极区域的P型外延层能够耗尽沟道内的二维电子气。由于不使用刻蚀工艺就可以形成栅极图形，表面缺陷较少。同时，由于在炉内原位生长，可以大大减少脏污，因此可以获得优良的介质特性。本发明还提供了具有电荷平衡结构的功率器件。

摘要： 本发明提供合成物(小分子、低聚物及聚合物)，其可用于改良横越纳米晶体表面或含有纳米晶体的基质内的电荷传送，本发明也提供制造及使用此新颖合成物的方法。

摘要： 本发明属于集成电路设计领域，具体为一种用于电容型电荷泵的优化的电荷转移结构与方法。本发明用于电容间的电荷转移，将前一级的电容拆分成多个电容的并联，各电容彼此独立，依次向后一级电容充电；当有电荷输入时，并联电容连接在一起形成一个大电容，接收来自前一级电容的充电。该电荷转移机制提高了电荷转移时的能量转换效率，同时增加了升压能力，以及对负载的驱动能力。

摘要： 一种形成存储器单元垂直串的方法包括形成包含包括垂直交替控制栅极材料及绝缘材料的第一交替层的下堆叠。上堆叠经形成于所述下堆叠上方，且包括第二交替层，所述第二交替层包括垂直交替控制栅极材料及绝缘材料，所述上堆叠具有立向延伸通过多个所述第二交替层的上开口。所述下堆叠包括立向延伸通过多个所述第一交替层且由阻塞材料阻塞的下开口。所述上开口的至少一部分立向于所述经阻塞下开口上方。阻塞所述下开口的所述阻塞材料经移除，以形成包括所述未经阻塞下开口及所述上开口的互连开口。电荷存储材料经沉积到所述互连开口中用于所述电荷存储结构，所述电荷存储结构用于所述垂直串的所述存储器单元，所述存储器单元在所述上堆叠及所述下堆叠中的每一者中，且此后穿隧绝缘体及通道材料经形成到所述互连开口中用于所述垂直串的所述存储器单元，所述存储器单元在所述上堆叠及所述下堆叠中的每一者中。揭示其它实施例，包含独立于方法的实施例。

摘要： 本发明提供了电荷平衡结构、具有电荷平衡结构的功率器件及制作方法，通过扩散形成P型外延层和N型外延层的混合结构，使得P型外延层和N型外延层相互耗尽，形成电荷平衡的结构，使得P型外延层无法耗尽沟道内的二维电子气，只有栅极区域的P型外延层能够耗尽沟道内的二维电子气。由于不使用刻蚀工艺就可以形成栅极图形，表面缺陷较少。同时，由于在炉内原位生长，可以大大减少脏污，因此可以获得优良的介质特性。本发明还提供了具有电荷平衡结构的功率器件。

摘要： 本发明提供组合物(小分子、低聚物及聚合物)，其可用于改良横越奈米晶体表面或含有奈米晶体的基质内的电荷传送，本发明也提供制造及使用此新颖组合物的方法。

摘要： 本发明涉及一种电荷泵电路结构及微型电荷泵，其中，电荷泵电路结构包括：集成于调理电路芯片上的电路模块以及集成于MEMS结构芯片上的电容模块；电路模块与电容模块电性连接，电路模块包含多级相连的电荷泵电路，上级电荷泵电路的输出作为相连的下级电荷泵电路的输入，其中，电容模块连接于最后一级的电荷泵电路中以增加最后一级电荷泵电路的输出。通过上述方式，能够减小产品尺寸，降低生产成本，实现电荷泵小型化和高度集成化。

摘要： 本发明属于集成电路设计领域，具体为一种用于电容型电荷泵的优化的电荷转移结构与方法。本发明用于电容间的电荷转移，将前一级的电容拆分成多个电容的并联，各电容彼此独立，依次向后一级电容充电；当有电荷输入时，并联电容连接在一起形成一个大电容，接收来自前一级电容的充电。该电荷转移机制提高了电荷转移时的能量转换效率，同时增加了升压能力，以及对负载的驱动能力。

摘要： 本发明涉及一种适合低电压操作的CTS电荷泵电路，包含级联的若干个CTS电荷泵子单元；每一级CTS电荷泵子单元包含：第一NMOS晶体管，作为传输开关，其漏极连接本级输入端，源极连接本级输出端；第二NMOS晶体管，其漏极连接本级输入端，源极连接第一NMOS晶体管的栅极，栅极连接本级输出端；PMOS晶体管，其源极连接第一NMOS晶体管的栅极，漏极连接下一级输出端，栅极连接本级输出端；一对两相时钟信号中的任意一相时钟信号，其通过储能提升电容连接本级输出端。本发明是基于现有CTS电荷泵子单元及级联电路的改进，以更简单的结构提升作为传输开关的NMOS晶体管的栅极电压，降低衬底偏置效应的副作用，并简化电路板图设计。

摘要： 本申请提供具有双电荷存储结构的像素单元、具有双电荷存储结构的图像传感器芯片以及成像系统，具有双电荷存储结构的像素单元包括：衬底；光电二极管；第一电压信号输出模块，包括第一开关，第一开关在接收到控制信号时输出电压信号；第二电压信号输出模块，包括第二开关，第二开关在接收到控制信号时输出电压信号；其中，设置发送到第一开关的控制信号与调制光的相位相同，设置发送到第二开关的控制信号与发送到调制光的相位互补，在接收到反射光后获取不同相位下第一电压信号输出模块和第二电压信号输出模块输出的电压信号，计算得出调制光的飞行时间。本申请能够提升像素单元的反应速度，并且可以测量不同的距离，测量精度也比较高。