新特器件应用

●新特器件应用

无线电发射/接收IC模块应用综述

陈国华

摘要:本文较为全面、系统地介绍了近几年来国内外厂家开发生产的无线电发射/接收IC模块,给出了各种模块的引脚、特点、有关电性能参数,并重点列出了应用电路。对于厂家开发新产品,电子爱好者制作无线电遥控装置,都有指导意义。

关键词:遥控调制载频脉冲编码/解码

1、引言

利用无线电电磁波实现远距离控制有悠久的历史。从60年代晶体管出现后,才使这门技术得以空前发展,并显示了神奇的作用。现在国防工业、民用工业、科教文化、家庭日常生活等都广泛应用无线电遥控技术,并越来越显示出其潜在的魅力。

无线电遥控与红外线、超声波、电力载波等遥控相比,有着自身的特点:

(1)传输距离远。可从几米至几公里(当然需要足够的无线电发射功率)。

(2)不受直视距离限制,不受方向限制,可绕过阻挡物等。

(3)发射/接收设备较简单。

(4)频谱宽、容纳的信道多。

由于无线电遥控有上述特点,所以它比红外线、超声波遥控的应用更广泛。一提起无线电发射/接收设备,人们自然会想到电路中的各种电感、电容,测量、调试都较麻烦,特别是在业余条件下,制作更困难。但是近年来,无线电遥控发射/接收装置已摆脱了分立元件的困扰,采用了专用发射/接收IC,为了更适合业余条件下制作,又生产了专用无线电发射/接收模块(组件),这样,应用非常简单,为业余电子制作提供了优越条件。

下面介绍几年来市场上较为流行的无线电发射/接收IC模块,这些模块的遥控距离从几米到几十公里,载波频率从几百个赫到几百兆赫,各具特色,适合不同场合使用。

2、TW H9236/TW H9238模块

TWH9236/TWH9238模块是一套内置密码的无线电遥控发射/接收模块,它可以直接遥控1～4位执行机构,如果接收模块增加一片二进制电路,即可遥控多达16位的执行装置,有效遥控距离大于50m。

发射装置是一个具有塑料外壳的匙扣式手机,如图1所示。由A、B、C、D四位操作键、编码器、超高频发射电路以及内藏的微型天线组成,使用12V电池,密码编制高达32万组,在产品出厂时已配对编好码,故宜成套使用。

图1TWH9236外形图

T W H9236发射器的主要电参数:

电源电压:DC12V(A23一节);

工作电流:小于6mA;

载频:265M Hz;

标称工作距离:大于50m;

编码方式:固定;

体积:74×37×15(m m)。

用环氧树脂浇灌密封的7脚接收模块的外形如图2所示。“+”脚接电源正极(DC6V);“-”脚接电源负极;A、B、C、D为四位数据输出端,与发射机的A、B、C、D四键对应;I O脚为解码有效输出端。内部由接收、放大、振荡、解调、整形、解码等单元电路组成,免调试。

T W H9238接收模块的主要电参数:

电源电压:DC6V;

静态电流:1.5mA;

解调频率:265M Hz;

模块体积:47×32×16(m m)。

应用电路举例

(1)四路遥控开关

该装置的原理电路如图3所示。它主要由T W H9238及四只三极管、四只继电器构成。合上电源开关S,初次通电时,T W H9238模块处于开机清零状态,此时A、B、C、D端均为低电平。按动发射器上的某一按键, T W H9238的相应输出端就变为高电平。例如按动发射器上的A键,则接收模块的A端变为高电平,其余输出端仍为低电平,此时只有三极管V T5导通,继电器K4吸合。将发射机上的四位按键全部按下,V T2～V T5全部导通,K1～K4全部吸合且保持。I O端为解码有效输出端,按动发射器上的任一按键, T W H9238模块内部经连续四次比较后,若脉冲控制信号的密码与解码电路的密码相符,I O端就输出一个高电平脉冲,此时V T1导通,发光二极管L ED闪亮一下,以示信号有效,相应执行装置已动作。

利用K1～K4这四只继电器,可以单独控制A、B、C、D中的任一路负载,亦可同时控制2～4路负载,可广泛应用于灯具,多路遥控插座、防盗报警装置及科教仪器设备。

(2)16路遥控开关

该装置的原理电路如图4所示。它是在图3所示的电路中插入一块4位锁存/4线—16线译码集成电路CD4514构成的。它可以产生0～15个状态的时序脉冲,为了使输

图2T W H9238外形

图3TWH9238应用电路

表1　TW H 9236A 38A ～TW H 9236G 38G 主要性能参数

发射　接收

型 号

模块(组件

)尺寸(mm )天线形式工作频率(M H z )标称工作距离(m )遥控通道(位)编码方式

TW H 9236A 38A 46×34×13　46×32×16带天线　内藏310>1004固定TW H 9236B 38B 46×34×13　46×32×16内藏　带天线265>1004自编TW H 9236C 38C 42×34×13　46×32×16内藏　带天线265>1004固定TW H 9236D 38D 74×37×15　46×32×16带天线　带天线310>1504固定TW H 9236G

38G 122×57×20　46×32×16带天线　带天线265>15012固定

图4由TWH9238组成的16路遥控开关

出端呈双稳态模式,在CD4514的每个输出端上,接有一个由D 触发器CD4013/2构成的双稳态触发器,D 触发器的C P 端每接收到一个高电平信号,输出端Q 电平就翻转一次,从而控制电子开关V T1～V T16的导通与截止,使继电器K1～K16吸合与释放,达到控制负载的目的。

由发射器发出的遥控信号经T W H9238接收,解码后再经CD4514二次分配解码,将数据分配在16位输出端上,从而触发相应的D 触发器,使D 触发器输出高电平。D 触发器的R 端均接到由R17和C2构成的支路上,以确保开机时各D 触发器处于复位状态,均输出低电平。

利用T W H9236发射器遥控16位开关时,A 、B 、C 、D 四键分别代表1、2、4、8数码,当需要控制第四位继电器K4吸合时,可以

同时按下A 、B (1+2)键。松开A 、B 键后,再

次按动A 、B 键,K4又处于释放状态。当按下B 、D (2+8)键时,继电器K11便吸合。当A 、B 、C 、D (1+2+4+8)键全部同时按动时,第16位继电器K16吸合。

T W H9236及T W H9238亦有改进型模块,其后缀为A 、B 、C 、D 、G ,基本参数如表1所示。

固定编码方式的发射/接收模块出厂时均有一组6位数码供配对编号,若发射器及接收器的编号不同,则无法遥控,若发射器损坏或遗失,接收器也就报废了,因为接收电路已经固化处理,无法再编码。

3、F01/J01、F02/J02/F03模块

F01/J 01、F02/J 02/F03系列无线电发

射/接收模块,均采用调频波发射。其特点是

图6J 01接收模块外形

图7F02发射模块印刷板电路

图8新板F02模块的印刷板电路

图5F01

发射模块外形

工作电压低,发射距离可从几米至100

米以上,适于各种小电子产品。

F01发射模块无任何外围元件,接上3～6V 直流电源即可工作,亦可作调频信号发生器使用(其频率可调)。F01模块的外形如图5所示。

F01发射模块的主要电参数如下:

电源电压:

DC3～6V ;

频率范围:90～105M Hz (其线圈外露,调整其线圈间距即可调整发射频率);

工作电流:1.8～4mA ;调制方式:音频信号;体积:24×12×5(m m )。

J 01是对应的接收模块,它的外形如图6所示。利用F01/J 01模块可以方便地构成多种微型电子装置。

F02发射模块采用了软封装形式,将发

射芯片用黑胶封固在一块18×28m m 的印制板上,印板镀金、高频性能好。印

制板电路如图7所

示。只要在该电路中接入电容器C4(30p F )即可起振,振荡主频可落入调频广播段,而且谐波较丰富。在V H F 甚高频段及U H F 特高频段均有一定幅值的谐波输出,调整C4的容量即可调整发射频率,增加一级射频放大可以有效地提高发射距离。该模块的特点是体积小、外围元件少、效率高,适应性较强,可以输入各种信号,具有较大的输入动态范围和较宽的工作频带,发射信号的噪声低,保真度较高。

F02模块的主要电性能参数如下:电源电压:3～6V (典型应用值为

5V );

工作电流:6mA (3V 时)、25mA (6V 时)、典型应用值为20mA ;

最高工作频率:600M Hz ;调制方式:调频;

工作温度:-20～70℃。

F02调频发射模块还有一种新板,机芯

元件全部采用了贴片元件,引脚也作了适当调整,但主要电性能不变,引脚可以根据外围电路的变化而灵活运用。由于采用了日本芯片,一致性较好。芯片内部包含了一级弱信号放大电路及振荡输出电路。信号放大电路具有自动增益控制。F02发射模块虽然具有较宽的输入信号动态范围,但输入过强的信号(如音乐信号的脉冲幅度等于电源电压时)易引起过调制,使发射频率产生跳变,为此,在新板F02模块中,设置了信号输入衰减端,可防止过强信号的过调制,因此可与各种信号源匹配。新板F02模块的印制板电路如图8所示。

J 02是调频波接收专用模块,

接收频率

图10F03外形

图9J 02外形可扩展至80～300M Hz 的任意频段。在J 02模块顶端印制线圈中间切断5m m ,焊入一支线径0.6m m ,内径4m m 匝数为6圈的线圈,调整其间距及微调电容,接收频率可在

100～200M Hz 范围内改变,再在微调电容的

两端并入一支5p F 的高频电容器,接收频率可在80～108M Hz 的广播频段内调整,可接收到当地的调频广播节目。

J 02模块的工作电压为3～6V ,典型应用值为3V ,在3V 电压下工作时,工作电流约为0.1mA 。J 02模块的接收频率可调,分为A 、B 型两种。A 型的接收频率范围为180～320M Hz ;B 型的接收频率范围为280～400M Hz 。A 型模块的频率可扩展,主要与

F02发射模块配套使用;B 型则主要与F03

发射模块配套使用。

J 02模块采用了表面贴装工艺,TD K 片状元件及印制线圈,模块的厚度下降为2m m 左右,体积为30×20×2(m m ),其外形结构如图9所示。

F03发射模块也采用了表面贴装工艺,

发射频率约320M Hz (可扩展),它的内部结构与

J 02模块相同,只是C 为固定电容器。如

图10所示。如果将

这只固定的5p F 高频瓷片电容换成2～10p F 的微调电容,发射频率可在280～400M Hz 范围内调整。采用6V 电源时,振荡频率十分稳定,输入端可通过50k Ω电阻接电源正极,也可以通过50k Ω电阻输入音乐信号,构成调频信号发生器。

F03发射模块的主要电性能参数如下:电源电压:115～9V (典型应用值为6V );工作电流:018～30mA (由输入端微调电阻调整至最佳发射状态)。

发射距离:几十米至一百米以上。当电

源电压为115V 时,发射电流为几mA ,发射距离为几十米;电源电压为3V 时,应将电流调至10mA 左右,无外接天线的发射距离大于100m ;电源电压为6V 时,电流应调至20mA 左右,发射距离远大于100m ,如果再外接约20cm 长的软天线,发射距离还要增加。

F03发射模块适合于输入脉冲调制信

号,不适合输入话筒信号及其它的微弱音频

信号(F02模块则适合于输入这些信号)。无调制信号输入时,工作电流为零(信号源在无信号输入时必须是零电平。若不为零电平,则通过输入电阻给F03模块提供偏置电压,使F03模块处于未调制工作状态,将向外发射等幅电磁波。

应用电路举例

1.微型大哥大防失提醒器该装置的原理电路如图11所示。它由超短波无线电发射机及接收机两部分组成。图11(a )是由F01模块构成的发射机,结构十分简单,不需外围元件,接上电源及开关即可投入使用。图11(b )是由接收模块J 01构成的远距离接收报警电路。作用原理是:在一定距离内,合上发射机的电源开关S ,F01装置即发射电磁波。此时,再合上接收机的电源开关S ,接收机接收到较强的电磁波。经F1放大,F2反相后再整流,导致F5输出低电平,三极管V T 处于截止状态,于是讯响器BL 不发声。一旦F01与接收机离开作用距离,接收机接收不到发射信号或发射信号很微弱时,接收机中的F2就输出低电平,

使

图12微型调频广播接收机

(a )发射电路(b )接收电路

图11

大哥大防失提醒器

F5输出高电平,此时,V T 饱和导通,BL 发

出报警声。使用时,F01发射机,可以置于大

哥大机上或皮套上,接收机则可以制成B P 机式样,挂在皮带上,当大哥大离开主人一定距离时,即提醒主人防遗失。

2.微型调频广播接收机

该装置的原理电路如图12所示。它主要由J 01模块及CM O S 六非门构成的放大器组成。线路简单,便于制作,免调试、功耗极低(仅1mA 左右),而接收灵敏度却较高,不用外接天线即可接收到当地88～108M Hz 频段的调频广播。

本机的音频放大电路仅由一块六非门集成电路构成,功耗低、音量大且不失真,从耳机BL 中得到的是逐级放大的音频信号,调整C8的容量,可以调整音质及音量。可以使用中、高阻耳机及自制的压电陶瓷耳机。

3.防盗监听器

该装置的原理电路如图13所示。它主要由F02模块和功率放大电路构成。该装置与普通的调频收音机配合使用,可监听60m 内的脚步声和讲话声,是一种较理想的防盗监听装置。

微型拾声器M IC 将拾取到的声音转换成电信号,并经电容C1耦合到F02的7脚,IC2将信号进一步放大处理后,经C3进入高频功率放大器,最后向空中发射无线电波。用一台微型调频收音机即可在远处接收到发射机发来的信号。

其中C2决定F02模块的振荡频率,一般选取3～10p F ,振荡频率在88～108M Hz 范围内。L 1、L 2可用Φ0171m m 高强度漆包线分别绕4圈和10圈,直径均为3m m ,发射功率管V T 采用f T ≥300M Hz 、I m ≥115A 、β≥150的高效发射管30866等。天线用112m 拉杆天线并用螺丝直接固定在电路板

图13防盗监听器

图14电视伴音接收机

图15(a )编码无线呼叫器发射器电路

上,这样发射效果会好些。

4.电视伴音接收机

该装置的原理电路如图14所示。它由J 02模块及音频功率放大集成电路组成。可以接收到7～12频道的电视伴音,可扩频至80M Hz 。采用片状小功率音频放大集成块TDA7050,用32Ω的耳机收听,具有音质清晰、宏亮之特点。如离电视台较远,信号弱时,可在J 02模块印制

线圈顶部固定一根长20cm 的软导线。制作方法是将导线一头去掉塑料皮与印制线圈平行固定约5～10m m ,但不要焊在线圈上,调整R P 可获得最佳音质。假如出现噪声,可在IC2的输入端1、3与地之间跨接一支0.01μF 的电容器。

5.编码无线呼叫器

该装置的原理电路如图15(a )、(b )所

示。它是由编码无线电呼叫发射机和编码无线电接收讯响机两部分组成。图15(a )是呼叫发射机的原理电路,IC1是具有8位地址码的专用编码集成电路,其8位地址码可以组合成三种状态,即接电源端、接地端及悬空。从IC1的17脚输出的串行数据用于调制F03模块,由F03模块内的印制天线向外发射无线电波。如需增加发射距离,可在印制线圈顶部通过一只5p F 电容器加接20cm 的软导线。

用频率仪从F03模块印制线圈感应测得的频率约320M Hz ,发射功率为10m W 。

在无仪器的情况下,也可用万用电表测量,整机电流在20～30mA 时,F03模块即处于正

常的发射状态。

图15(b )是编码接收讯响机的原理电路。它由J 02模块、CD4069及专用解码集成电路VD5027等组成。该机的守候电流仅为

014mA ,采用3V 高能电池供电可使用较长

时间。由发射机发出的编码无线电波经J 02模块接收后,由内部的解调电路解调,然后从IC1的1脚输出复原后的编码信号。微弱的信号,由CD4069构成的放大整形电路处理后,由F5输出的编码信号加入IC3VD5027

图15(b )编码无线呼叫器接收器电路

(a )发射器电路(b )接收器电路

图16摩托车防盗器

的14脚,由IC3对信号解码,在IC3内部经

过多次比较后,确认其编码地址与解码地址完全一致时,IC3的17脚即输出高电平,于是三极管V T 便导通,讯响器发出B P 机呼叫声。BL 12095是一种自带信号源的讯响器。将BL 换成继电器,该装置即变成一种编码无线电遥控开关。

6.摩托车防盗报警器

该装置的原理电路如图16(a )(b )所示。它由安装在摩托车上的触发报警发射器和主人随手携带的B P 机式接收机组成。图16(a )是发射装置的原理电路,它由报警信号源及无线电发射模块构成。当主人将摩托车停放好后,应利用钥匙将SO 闭合,由于触发传感器SS TV 21处于静止状态,电路不发射报警信号。假如有人想盗走摩托车,导致摩托车振动时,TV 21触发,IC1便随之触发,从IC1的O /P 端输出报警信号,此信号加在三极管V T 的基极,使V T 随输出信号的强弱而导通或截止,从而

对发射模块IC2进行调制,使IC2发射无线电信号。TV 21每触发一次,IC1便发射6次信号,工作频率约320M Hz ,无天线时,发射距离大于100m ,如在模块上加接20cm 的软导线,发射距离可达250～300m ,工作电流约10mA 。

图16(b )是无线电报警接收的原理电路。它由J 02B 接收模块及非门放大电路构成。当J 02B 接收到由发射器发来的报警信号并经J 02B 解调还原报警音频信号,从IC1的1脚输出,经C1耦合再由非门F1、F2、F3所构成的放大整形电路处理后,由F4、F5并联驱动压电陶瓷片H TD 发出“嘀、嘀”报警声,音量不小于市售B P 机报警声。工作电流约为0.3mA ,十分省电。微调R P 可以调整J 02B 的电压,从而也可以控制其接收距离。

(未完待续)

咨询编号:

961209

功率半导体器件在我国的发展现状

功率半导体器件在我国的发展现状 MOSFET是由P极、N极、G栅极、S源极和D漏级组成。它的导通跟阻断都由电压控制，电流可以双向流过，其优点是开关速度很高，通常在几十纳秒到几百纳秒，开关损耗小，适用于各类开关电源。但它也有缺点，那就是在高压环境下压降很高，随着电压的上升，电阻变大，传导损耗很高。 随着电子电力领域的发展，IGBT出现了。它是由BJT和MOS组成的复合式半导体，兼具二者的优点，都是通过电压驱动进行导通的。IGBT克服了MOS的缺点，拥有高输入阻抗和低导通压降的特点。因此，其广泛应用于开关电源、电车、交流电机等领域。 如今，各个行业的发展几乎电子化，对功率半导体器件的需求越来越大，不过现在功率半导体器件主要由欧美国家和地区提供。我国又是全球需求量最大的国家，自给率仅有10%，严重依赖进口。功率半导体器件的生产制造要求特别严格，需要具备完整的晶圆厂、芯片制造厂、封装厂等产业链环节。国内企业的技术跟资金条件暂时还无法满足。 从市场格局来看，全球功率半导体市场中，海外龙头企业占据主导地位。我国功率半导体器件的生产制造还需要付出很大的努力。制造功率半导体器件有着严格的要求，每一道工序都需要精心控制。最后的成品仍需要经过专业仪器的测试才能上市。这也是为半导体器件生产厂家降低生产成本，提高经济效益的体现。没有经过测试的半导体器件一旦哪方面不及格，则需要重新返工制造，将会增加了企业的生产成本。

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电力电子器件应用指南

目录 电力电子器件应用指南 (1) 晶闸管、二极管主要参数及其含义 (8) 晶闸管、二极管简易测试方法 (11) 中频感应加热电源常见故障与维修 (13) 水冷散热器的安装与使用 (20) 晶闸管水冷散热器重复使用中应注意的问题 (23) 电焊机用晶闸管模块的选择与应用 (25) 电力半导体器件用散热器选择及使用原则 (32) 风冷散热器的选配 (34) 高频晶闸管新特性 (36) 改进的晶闸管高di/dt性能 (39) 门极触发强度对晶闸管开通特性的影响 (42) 晶闸管串、并联配对选择及使用要求 (47) 晶闸管在低温条件下的使用 (52) 功率器件技术与电源技术的现状和发展 (53) 晶闸管保护电路 (60)

电力电子器件应用指南 一、参数说明 1本手册参数表中所给出的数据，I TSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值，Q r、V TM、V TO、r T指元件可满足(不超过)的最大值。 2通态平均电流额定值I TAV（I FAV） I TAV（I FAV）指在双面冷却条件下，在规定的散热器温度时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。I TAV（I FAV）对应元件额定有效值I RMS=1.57 I TAV。实际使用中，若不能保证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值，则元件应降额使用。 3晶闸管通态电流上升率di/dt 参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值。其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。 4晶闸管使用频率 晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度t p，关断时间t q以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间t V决定。f max=1/（t q+t p+t V）。根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔t H>t q，并留有一定的裕量。随着工作频率的升高，元件正向损耗E pf和反向恢复损耗E pr随之升高，元件通态电流须降额使用。 二、元件的选择 正确地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对保证整机设备的可靠性及降低设备成本具有重要意义。元件的选择要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等因素，在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性。由于电力电子器件的应用领域十分广泛，具体应用形式多种多样，下面仅就晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路中的选择加以说明。

半导体材料的发展现状与趋势

半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构为特征的固态量子器件和电路的新时代，并极有可能触发新的技术革命。半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会的二大支柱高技术产业的基础材料。它的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 一、几种重要的半导体材料的发展现状与趋势 1.硅单晶材料 硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。那么随着硅单晶材料的进一步发展，还存在着一些问题亟待解决。硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，它有着很好的应用前景。当然还有以硅材料为基础的SOI材料，也就是半导体/氧化物/绝缘体之意，这种材料在空间得到了广泛的应用。总之，从提高集成电路的成品率，降低成本来看的话，增大硅单晶的直径，仍然是一个大趋势；因为，只有材料的直径增大，电路的成本才会下降。我们知道硅技术有个摩尔定律，每隔18个月它的集成度就翻一番，它的价格就掉一半，价格下降是同硅的直径的增大密切相关的。在一个大圆片上跟一个小圆片上，工艺加工条件相同，但出的芯片数量则不同；所以说，增大硅的直径，仍然是硅单晶材料发展的一个大趋势。那我们从提高硅的

电力电子器件大全及使用方法详解(DOC 42页)

第1章电力电子器件 主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。 重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。 难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。 基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。 1 电力电子器件概述 (1)电力电子器件的概念和特征 主电路（main power circuit）--电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路； 电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件； 广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；

半导体器件物理及工艺

?平时成绩30% + 考试成绩70% ?名词解释（2x5=10）+ 简答与画图（8x10=80）+ 计算（1x10=10） 名词解释 p型和n型半导体 漂移和扩散 简并半导体 异质结 量子隧穿 耗尽区 阈值电压 CMOS 欧姆接触 肖特基势垒接触 简答与画图 1.从能带的角度分析金属、半导体和绝缘体之间的区别。 2.分析pn结电流及耗尽区宽度与偏压的关系。 3.什么是pn结的整流（单向导电）特性？画出理想pn结电流-电压曲线示意图。 4.BJT各区的结构有何特点？为什么？ 5.BJT有哪几种工作模式，各模式的偏置情况怎样？ 6.画出p-n-p BJT工作在放大模式下的空穴电流分布。 7.MOS二极管的金属偏压对半导体的影响有哪些？ 8.MOSFET中的沟道是多子积累、弱反型还是强反型？强反型的判据是什么？ 9.当VG大于VT且保持不变时，画出MOSFET的I-V曲线，并画出在线性区、非线 性区和饱和区时的沟道形状。 10.MOSFET的阈值电压与哪些因素有关？ 11.半导体存储器的详细分类是怎样的？日常使用的U盘属于哪种类型的存储器，画出 其基本单元的结构示意图，并简要说明其工作原理。 12.画出不同偏压下，金属与n型半导体接触的能带图。 13.金属与半导体可以形成哪两种类型的接触？MESFET中的三个金属-半导体接触分 别是哪种类型？ 14.对于一耗尽型MESFET，画出VG=0, -0.5, -1V（均大于阈值电压）时的I-V曲线示 意图。 15.画出隧道二极管的I-V曲线，并画出电流为谷值时对应的能带图。 16.两能级间的基本跃迁过程有哪些，发光二极管及激光器的主要跃迁机制分别是哪 种？ 计算 Pn结的内建电势及耗尽区宽度

半导体材料的发展现状与趋势

半导体材料的发展现状与趋势

半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构

的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，

2019年半导体分立器件行业发展研究

2019年半导体分立器件行业发展研究 （一）半导体行业基本情况 1、半导体概况 （1）半导体的概念 半导体是一种导电性可受控制，常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体的导电性受控制的范围为从绝缘体到几个欧姆之间。半导体具有五大特性：掺杂性（在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性）、热敏性、光敏性（在光照和热辐射条件下，其导电性有明显 的变化）、负电阻率温度特性，整流特性。半导体产业为电子元器件产业中最重 要的组成部分，在电子、能源行业的众多细分领域均都有广泛的应用。 （2）半导体行业分类 按照制造技术的不同，半导体产业可划分为集成电路、分立器件、其他器件等多类产品，其中集成电路是把基本的电路元件如晶体管、二极管、电阻、电容、电感等制作在一个小型晶片上然后封装起来形成具有多功能的单元，主要实现对

信息的处理、存储和转换；分立器件是指具有单一功能的电路基本元件，主要实现电能的处理与变换，而半导体功率器件是分立器件的重要部分。 分立器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等半导体功率器件产品；其中，MOSFET和IGBT属于电压控制型开关器件，相比于功率三极管、晶闸管等电流控制型开关器件，具有易于驱动、开关速度快、损耗低等特点。公司生产的MOSFET系列产品和IGBT系列产品属于国内技术水平领先的半导体分立器件产品。半导体器件的分类示意图和公司产品所处的领域如下图所示：

在分立器件发展过程中，20 世纪50 年代，功率二极管、功率三极管面世并应用于工业和电力系统。20 世纪60 至70 年代，晶闸管等半导体功率器件快速发展。20世纪70年代末，平面型功率MOSFET 发展起来；20 世纪80 年代后期，沟槽型功率MOSFET 和IGBT 逐步面世，半导体功率器件正式进入电子应用时

功率器件的发展历程

功率器件的发展历程 IGBT、GTR、GTO、MOSFET、IGBT、IGCT…… 2009-12-08 08:49 引言 电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。从1958年美国通用电气(GE)公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。到了70年代，晶闸管开始形成由低压小电流到高压大电流的系列产品。同时，非对称晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等晶闸管派生器件相继问世，广泛应用于各种变流装置。由于它们具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、响应快等优点，其研制及应用得到了飞速发展。 由于普通晶闸管不能自关断，属于半控型器件，因而被称作第一代电力电子器件。在实际需要的推动下，随着理论研究和工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展，先后出现了GTR、GTO、功率MOSET等自关断、全控型器件，被称为第二代电力电子器件。近年来，电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展，如IGPT、MCT、HVIC等就是这种发展的产物。 电力整流管 整流管产生于本世纪40年代，是电力电子器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。目前已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管等三种主要类型。其中普通整流管的特点是： 漏电流小、通态压降较高(1 0～1 8V)、反向恢复时间较长(几十微秒)、可获得很高的电压和电流定额。多用于牵引、充电、电镀等对转换速度要求不高的装置中。较快的反向恢复时间(几百纳秒至几微秒)是快恢复整流管的显著特点，但是它的通态压降却很高(1 6～4 0V)。它主要用于斩波、逆变等电路中充当旁路

电力电子器件的发展及应用

电力电子器件的发展及应用 研1506 苏智清 摘要：本文简单介绍了电力技术的分类, 回顾了电力电子技术及其器件的发展过程, 说明了现在主流的电力电子器件的工作原理、应用范围及其优缺点, 探讨了在本世纪中新型电力电子器件的应用。 关键词：复合型电力电子器件；新型材料的电力电子器件；电力电子器件的应用 1引言 电力电子学是电工学的一个分支，是由电力系统、控制理论与电子学等学科共同发展起来的一个新型边缘性学科。电力电子学的主要特点是具有很强的应用性，同时与其他学科有着很好的交叉融合性，这也是电力电子学的基础理论与应用技术能够在短短几十年间飞速发展的一个相当重要的因素。目前，电力电子技术的应用已经从机械、石化、纺织、冶金、电力、铁路、航空、航海等一系列领域，进一步扩展到汽车、现代通信、家用电器、医疗设备、灯光照明等各个领域。进入 21 世纪，伴随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，尤其是与微电子技术的日益融合，电力电子技术作为信息产业和传统产业之间的桥梁，在国民经济中必将占有越来越重要的地位，在各领域中的应用也必将不断得到拓展。 2电力电子器件的发展 2.1半控型器件 上世纪50年代，美国通用电气公司发明世界上第个晶闸管，标志电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生大量派生器件，如快速晶闸管逆导晶闸管等等。

但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极导通，不能控制关断。要关断必须通过强迫换相电路，从而装置体积增大，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子效应，所以工作频率低，由于这些原因，使得晶闸管的应用受到限制。 虽然晶闸管有以上缺点，但由于它的大电压大电流特性，使在高压直流输电静止无功补偿，大功率和高压变频调速等方面仍占有重要位置。2.2全控型器件 2.2.1门极可关断晶闸管（GTO） GTO有对称，非对称和逆导三种类型。对称GTO通态压降小，抗浪涌能力强，易于提高耐压能力。逆导型GTO是在同一芯片上将GTO与整流二极管反并联制成的集成器件，不能承受反向电压，主要用于中等容量的牵引驱动中。 在当前各种自关断器件中，GTO容量做大，工作最低。GTO是电流控制型器件，因而关断需要很大的反向驱动电流。目前，GTO在低于2000V某些领域被GTR和IGBTDE所替代，但在大功率电力牵引有明显优势。 2.2.2大功率晶体管（GTR） GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件，它既具备晶体管的固有特性，又增加功率容量，因此，由它组成的电路灵活，成熟，开关损耗小，开关时间短，在电源电机控制，通用逆变器等中等容量，中等频率的电路中广泛应用。GTR的缺点驱动电流较大，耐浪涌电流能力差，易受二次击穿损坏。在开关电源GTR渐渐被功率MOSFET和IGBT代替。 2.2.3功率MOSFET

各种电力电子器件技术特点的比较及应用

《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——各种电力电子器件技术特点的比较及其应用

电力电子器件及其应用装置已日益广泛，这与近30 多年来电力电子器件与电力电子技术的飞速发展和电力电子的重要作用密切相关。20 世纪80 年代以后，电力电子技术等)的飞速发展，给世界科学技术、经济、文化、军事等各方面带来了革命性的影响。电子技术包含两大部分：信息电子技术(包括：微电子、计算机、通信等)是实施信息传输、处理、存储和产生控制指令；电力电子技术是实施电能的传输、处理、存储和控制，保障电能安全、可靠、高效和经济地运行，将能源与信息高度地集成在一起。 事实表明，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油、能源、化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高技术产业，都迫切需要高质量、高效率的电能。而电力电子正是将各种一次能源高效率地变为人们所需的电能，实现节能环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间、信息技术与先进制造技术之间、传统产业实现自动化、智能化改造和兴建高科技产业之间不可缺少的重要桥梁。而新型电力电子器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命。电力电子器件就好像现代电力电子装置的心脏，它对装置的总价值，尺寸、重量、动态性能，过载能力，耐用性及可靠性等，起着十分重要的作用。因此，新型电力电子器件及其相关新型半导体材料的研究，一直是电力电子领域极为活跃的主要课题之一。 一个理想的功率半导体器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在阻断状态，能承受高电压；在导通状态，能导通高的电流密度并具有低的导通压降；在开关状态和转换时，具有短的开、关时间，能承受高的d i/d t 和d u/d t，具有低的开关损耗；运行时具有全控功能和良好的温度特性。自20 世纪50 年代硅晶闸管问世以后，功率半导体器件的研究工作者为达到上述理想目标做出了不懈努力，并已取得了世人瞩目的成就。早期的大功率变流器，如牵引变流器，几乎都是基于晶闸管的。到了20 世纪80 年代中期，4.5kV 的可关断晶闸管得到广泛应用，并成为在接下来的10 年内大功率变流器的首选器件，一直到绝缘栅双极型晶体管的阻断电压达到 3.3kV 之后，这个局面才得到改变。与此同时，对GTO 技术的进一步改进导致了集成门极换流晶闸管的问世，它显示出比传统GTO 更加显著的优点。目前的GTO 开关频率大概为500Hz，由于开关性能的提高，IGCT 和功率IGBT 的开通和关断损耗都相对较低，因此可以工作在1~3kHz 的开关频率下。至2005 年，以晶闸管为代表的半控型器件已达到70MW/9000V 的水平，全控器件也发展到了非常高的水平。当前，硅基电力电子器件的水平基本上稳定在109~1010WHz 左右，已逼近了由于寄生二极管制约而能达到的硅材料极限，不难理解，更高电压、更好开关性能的电力电子器件的出现，使在大功率应用场合不必要采用很复杂的电路拓扑，这样就有效地降低了装置的故障率和成本。 1电力电子器件 电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上）。 电力电子器件目前的制约因素有耐压，电流容量，开关的速度。电力电子器件的分类多种多样。按照电力电子器件的开关控制能力，电力电子器件可分为三类：不可控器件、半控型器件、全控型器件。按照驱动电路加在电力电子器件控

半导体器件工艺与物理期末必考题材料汇总综述

半导体期末复习补充材料 一、名词解释 １、准费米能级 费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用E F n、E F p表示。 ２、直接复合、间接复合 直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。 ３、扩散电容 PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。 4、雪崩击穿 随着PN外加反向电压不断增大，空间电荷区的电场不断增强，当超过某临界值时，载流子受电场加速获得很高的动能，与晶格点阵原子发生碰撞使之电离，产生新的电子—空穴对，再被电场加速，再产生更多的电子—空穴对，载流子数目在空间电荷区发生倍增，犹如雪崩一般，反向电流迅速增大，这种现象称之为雪崩击穿。 1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发

论电力电子器件及其应用的现状和发展

论电力电子器件及其应用的现状和发展 发表时间：2019-03-12T16:14:19.577Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：宗思邈 [导读] 摘要：电力电子器件我们也称之为功率半导体器件，以下简称为电子器件，主要作为电力设备中的大功率电子器件的功率转换和控制。 （东文高压电源（天津）股份有限公司 300220） 摘要：电力电子器件我们也称之为功率半导体器件，以下简称为电子器件，主要作为电力设备中的大功率电子器件的功率转换和控制。目前，电力电子器件已广泛应用于机械行业、冶金业、电力系统等一系列领域中去。并扩展到汽车、家用电器、医疗设备和照明等各个生活领域中。二十一世纪，随着技术的不断更新，它作为信息产业与传统产业之间的桥梁，一定会迎来一个新的发展趋势。并且在国民经济中占有非常重要的地位。 关键词：电力；电子器件；应用 1电力电子技术的产生和发展 1.1电力电子技术的产生 电力电子技术产生于二十世纪，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生标志，电子电力技术设备在不同领域中的广泛应用，为社会发展带来了传动技术，其中晶闸管是电力电子技术的主要运用表现，开启了电力电子技术的新纪元。因为晶闸管的出现，可控型的整流装置被研制出来，从此电力系统逐渐进入了变流器时代，加速了电力电子技术的发展。 1.2电力电子技术的发展 电力电子技术的产生促进了电力系统的发展，产生多代电力电子器件，其中第一代电力电子器件主要以晶体管和晶闸管为典型代表。晶闸管出现后，因为它比较良好的电气性能和控制性能，使之很快取代了对人体有害的且电压落差极大的水银整流器，并且其使用范围迅速扩大。二十世纪七十年代，以门极可关断晶闸管、电力双极型晶体管为主导地位的全控型器件高速发展，这些全控型器件具有既可让门极开通也可让门极关断的功能，且它的开关速度比晶闸管快很多，所以全控型器件通常用于开关频率较高的场所。它又将电力电子技术推向了一个新的发展阶段。在二十世纪八十年代，以绝缘栅极双极型晶体管为代表的复合型器件的出现，因为具有驱动功率小、开关速度快、通态压降小、载流能力大、可承受电压高等优点，使其迅速成为现代电力电子技术的主导器件，这些复合型器件常常综合了多个器件的优点，在大量电力系统场合中得到了大量运用。 2电力电子器件的应用发展 自上世纪50年代以来，世界上诞生了第一台晶闸管，它标志着电力电子器件在现代电气传动的历史舞台上的到来。基于可控硅的可控硅整流器成为电力传动行业的一个变革。 到了上世纪70年代，晶闸管已经发展成能够承受高电压和高电流的产品。这一代的半控装置被称为第一代电子电气设备。然而，晶闸管的缺点是不能关闭。随着电力电子器件的不断进步，研制了一种全控型的GTR、GTO和MOSFET。这种类型的产品被称为第二代电力电子设备。 之后便出现了第三代电子器件，主要为绝缘栅双极晶体管。第三代电子器件具有频率快、反射速度快、能耗低等特点。近年来，微电子技术与电力电子器件开始相结合，创造出一种多功能、更智能、更高效的全控性能集成器件。电流整流器可以改善电性能、降低电路能量损耗和提高电流效率方面起着重要作用。 上世纪70年代，GTR产品推出时便大获成功。它的额定值达到当时非常高的标准，同时拥有非常强大的灵活性，而且还具备开关能耗低、时间短等多个优点。它在中等容量和频率电路中起着很重要的作用。第三代绝缘栅双极晶体管可以控制电压，具有输入电阻大、驱动功率小的优点，有非常大的发展潜力。 3电力电子器件的具体应用 首先太阳能光伏发电对于电力电子器件的发展来说是比较重要的，光伏建筑一体化应用对于电力电子器件的完善也发挥了独特的作用。光伏电池发电和建筑物外电池存在很多问题，虽然这类电池原件的成本比较低，但是总的来说这类电池和电子元件适合低日照水平，电池转换效率高，原材料比较易得。但是某些电力电子器件的转换效率一般，淘汰的产品还会污染环境。电力电子器件的开发和利用促进了光伏建筑一体化的进程，土地成本过高和二氧化碳的排放量过高等问题都可以得到有效解决，而且我国最新研发出的电力电子器件可以节省光伏电池支撑结构，节省光伏电池的具体安装成本，帮助相关建筑工作人员实现土地资源的合理利用。与此同时，电力电子器件可以将太阳能和建筑物进行有效结合，帮助相关工作人员解决电能供给的难题，而且也丰富了电力电子器件的原材料。首先我们可以发现，在进行电力电子器件的研究与开发时候，运用碳化硅制造的电子器件已经成为主要的研究方向。这主要是因为碳化硅电力电子器件的高压和高温的特性与我国传统的电力电子器件相比，具有很大优越性，完全可以保障新型电力电子器件的成本和质量。尤其是碳化硅的耐高压和高温，足以帮助相关工作人员展开对于新型电力电子器件的研究。 4浅析电力电子器件发展趋势 4.1对破化硅的应用 碳化硅作为一种创新性较高的宽带半导体材料，得到人们的广泛关注。它本身带有一定的电性能，并且物理材质稳定，属于上等的电力电子器件原材料。与原始型的制作材料相比，具有耐高压和耐高温的优势。将碳化硅合理应用于电力电子器件的原材料中.能够推动电力电子器件的整体发展。但是现阶段，由于生产成本相对较高、产难以保证等原因，导致碳化硅难以被广泛生产使用。因此，应加强对电力电子器件材料的深人探究，及时改进、解决存在的问题，使碳化硅的良好性能得到充分开发与利用。 4.2对氮化稼的应用 氮化稼是电力电子器件生产过程中较为常见的原材料，它与碳化硅存在很多不同点。虽然氮化稼是一种较为优良的电力 电子器件原材料，但是在实际制作过程中，应以碳化硅的晶片或者蓝宝石作为生产底料，因此这一因素限制了氮化稼的发展速度。近几年，这一问题得到了有效缓解，随着氮化稼在LED照明装置中的广泛运用，也促使氮化稼的异质结外延技术得到了进一步的强化。除此之外，因为氮化稼的实用性较强，其应用范围不断拓展，基于氮化稼的半导体材料具备优异的物理性能和化学性能，所以其不仅在LED市场中被广泛应用，更是逐步拓展到了更多的应用领域。但是由于氮化稼电子器件的耐高温性能较差，一旦温度超过1000摄氏度，就会产生

半导体器件物理与工艺复习题(2012)

半导体器件物理复习题 第二章： 1） 带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也称能隙。 物理意义：带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低 2）什么是半导体的直接带隙和间接带隙？ 其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p ＝0)。因此，当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体。 3）能态密度：能量介于E ～E+△E 之间的量子态数目△Z 与能量差△E 之比 4）热平衡状态：即在恒温下的稳定状态.(且无任何外来干扰,如照光、压力或电场). 在恒温下,连续的热扰动造成电子从价带激发到导带，同时在价带留下等量的空穴.半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡，其浓度是恒定的，载流子的数量与能量都是平衡。即热平衡状态下的载流子浓度不变。 5）费米分布函数表达式？ 物理意义：它描述了在热平衡状态下,在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E 的一个量子态被一个电子占据的概率。 6 本征半导体价带中的空穴浓度： 7）本征费米能级Ei ：本征半导体的费米能级。在什么条件下，本征Fermi 能级靠近禁带的中央：在室温下可以近似认为费米能级处于带隙中央 8）本征载流子浓度n i : 对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同, 即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为n ＝p ＝n i . 或：np=n i 2 9) 简并半导体：当杂质浓度超过一定数量后，费米能级进入了价带或导带的半导体。 10) 非简并半导体载流子浓度: 且有: n p=n i 2 其中: n 型半导体多子和少子的浓度分别为: p 型半导体多子和少子的浓度分别为:

中国半导体产业发展历史大事记之二

中国半导体产业发展历史大事记之二 ◎分立器件发展阶段（１９５６--１９６５） １９５６年中国提出“向科学进军”，国家制订了发展各门尖端科学的“十二年科学技术发展远景规划”，明确了目标。根据国外发展电子器件的进程，提出了中国也要研究发展半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。从半导体材料开始，自力更生研究半导体器件。为了落实发展半导体规划，中国科学院应用物理所首先举行了半导体器件短期训练班。请回国的半导体专家内昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制技术和半导体线路。参加短训班的约１００多人。 当时国家决定由五所大学-北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学联合在北京大学半导体物理专来，共同培养第一批半导体人才。五校中最出名的教授有北京大学的黄昆、复旦大学的谢希德和吉林大学的高鼎三。１９５７年就有一批毕业生，其中有现在成为中国科学院院士的王阳元（北京大学）、工程院院士的许居衍（华晶集团公司）和电子工业部总工程师俞忠钰等人。之后，清华大学等一批工科大学也先后设置了半导体专业。 中国半导体材料从锗（Ｇｅ）开始。通过提炼煤灰制备了锗材料。１９５７年北京电子管厂通过还原氧化锗，拉出了锗单晶。中国科学院应用物理研究所和二机部十局第十一研究所开发锗晶体管。前者由王守武任半导体实验室主任，后者由武尔桢负责。１９５７可国依靠自己的技术开发，相继研制出锗点接触二极管和三极管（即晶体管）。为了加强半导体的研究，中国科学院于１９６０年在北京建立了半导体研究所，同年在河北省石家庄建立了工业性专业研究所-第十三研究所，即现在的河北半导体研究所。到六十年代初，中国半导体器件开始在工厂生产。此时，国内搞半导体器件的已有十几个厂点。当时北方以北京电子管厂为代表，生产了ＩＩ－６低频合金管和ＩＩ４０１高频合金扩散管；南方以上海元件五厂为代表。 在锗之后，很快也研究出其他半导体材料。１９５９年天津拉制了硅（Ｓｉ）单晶。１９６２年又接制了砷化镓（ＧａＡｓ）单晶，后来也研究开发了其他种化合物半导体。 硅器件开始搞的是合金管。１９６２年研究成外延工艺，并开始研究采用照相制版、光刻工艺，河北半导体研究所在１９６３年搞出了硅平面型晶体管，１９６４年搞出了硅外延平面型晶体管。在平面管之前不久，也搞过错和硅的台面扩散管，但一旦平面管研制出来后，绝大部分器件采用平面结构，因为它更适合于批量生产。

半导体器件的发展趋势

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2313950649.html, 半导体器件的发展趋势 作者：张川 来源：《科技传播》2012年第06期 社会发展快速发展，一些传统的功能材料很单一，已经不能够满足人们的需求，所以就出现了具有半导体特性的有机材料，比如塑料、高分子聚合物，这些有机半导体材料有可能会取代传统的由Si和GaAs来制作的材料。有机半导体材料具有独特的优势，它的原料很容易得到，而且原料的重量轻、成本低，制作的工艺简易，还有就是具有良好的环境稳定性。有机半导体材料所制作的器件属于可回收利用的器件，能做到有效环保。根据传统的知识体系来讲，有机体是不能够导电的，所以都是被作为绝缘材料。上个世纪70年代，科学家发现了如果对聚乙炔分子掺杂，就可以成为良性的导体，之后，半导体技术就开始被深入研究，并且取得了很大的成绩。上个世纪80年代，有机半导体研究领域迅速扩张，很多世界知名的企业都使用半导体技术，比如IBM通用、柯达等等；还有剑桥大学和普林斯顿大学也都设立了半导体的研究院。开发出了能够改善半导体稳定性以及特性的新技术以及新型的材料，这些新技术以及新型材料被广泛应用到各行各业当中，大大提高了有机电子器件的性能，比如有机发光二极管、有机传感器、有机场效应晶体管以及有机光伏电池等等。有机半导体器件正在越来越多的应用到各个行业当中，市场份额也在逐年快速增长。 在大家的不懈努力下，有机半导体技术和材料都取得了很大的发展，这个学科集合了材料学、物理和化学等等很多学科，是一个交叉学科，半导体技术正在不断发展，将来还会以更快的速度发展。一些专家认为，有机半导体材料开发出的各种器件正在改变未来高科技的发展。 1 有机太阳电池 传统的太阳电池是化合物薄膜太阳电池，而新型的太阳电池要采用新型的技术，有机太阳电池将作为一种新型产物摆在大家的面前，有机太阳电池的生产流程很简单，而且可以通过讲解来减少对环境的污染，由于这些优点符合当代社会的需要，所以有机太阳电池越来越受到大家的关注。如此廉价的太阳电池会让世界的能源发生巨大的改变。有机太阳电池比传统的电池更薄，重量更轻，受光面积在不断增加，所以可以大大提高光电的使用效率，在电脑等小型设备当中可以当作电源来用。可以使用有机太阳电池作为OLED屏幕的电源，可以大大减少重量。虽然太阳电池很薄、很轻，也很有柔性，但是它的效率不高，而且寿命也比较短，通过研究，改变太阳电池的缺点，使得效率达到10%，寿命也可以超过5年。 2 有机半导体晶体管 有机半导体材料的晶体管是有机电子器件当中很重要的一种器件，比如OFET。当前OFET的技术主要有聚合物、小分子蒸发或者是小分子溶液铸模等等。OFET的优点是成本低、柔性大等等，有很好的发展前景。OFET的发展很迅速，无论是材料还是制备工艺方面都有了突破，它可以使OLED发光，形成逻辑电路，发光场效应晶体管以及单晶场效应晶体管等

电力电子器件的发展

电力电子器件的发展浅析 引言 电子技术被认为是现代科技发展的主力军，电力电子就是电力电子学，又称功率电子学，是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科，主要研究电力的处理和变换，服务于电能的产生、输送、变换和控制。（电力电子的发展动向）电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。 电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控创电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。广义上电力电子器件可分为电真空器件(Electron Device)和半导体器件(Semiconductor Device)两类。 1 电力电子器件 1.1概述 1957年可控硅(晶闸管)的问世，为半导体器件应用于强电领域的自动控制迈出了重要的一步，电力电子开始登上现代电气传动技术舞台，这标志着电力电子技术的诞生。20世纪60年代初已开始使用电力电子这个名词，进入70年代晶闸管开始派生各种系列产品，普通晶闸管由于其不能自关断的特点，属于半控型器件，被称作第一代电力电子器件。随着理论研究和工艺水平的不断提高，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极性晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，被称作第二代电力电子器件。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型第三代电力电子器件异军突起，而进入90年代电力电子器件开始朝着智能化、功率集成化发展，这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。 1.2发展 1.2.1 整流管 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管

半导体激光器发展历程(1000字)

半导体激光器发展历程 20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的pn结二极管在正向大电流注入下，电子不断地向p区注入，空穴不断地向n区注入。于是，在原来的pn结耗尽区内实现了载流子分布的反转，由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射、复合，发射出荧光，在一定的条件下发生激光，这是一种只能以脉冲形式工作的半导体激光器。 半导体激光器发展的第二阶段是异质结构半导体激光器，它是由两种不同带隙的半导体材料薄层，如GaAs，GaAlAs所组成，最先出现的是单异质结构激光器(1969年)。单异质结注入型激光器(SHLD)是利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAsP一N结的P区之内，以此来降低阀值电流密度，其数值比同质结激光器降低了一个数量级，但单异质结激光器仍不能在室温下连续工作。 随着异质结激光器的研究发展，人们想到如果将超薄膜(< 20nm)的半导体层作为激光器的激括层，以致于能够产生量子效应，结果会是怎么样？于是，在1978年出现了世界上第一只半导体量子阱激光器(QWL)，它大幅度地提高了半导体激光器的各种性能。后来，又由于MOCVD，MBE生长技术的成熟，能生长出高质量超精细薄层材料，之后，便成功地研制出了性能更加良好的量子阱激光器，量子阱半导体激光器与双异质结(DH)激光器相比，具有阑值电流低、输出功率高，频率响应好，光谱线窄和温度稳定性好和较高的电光转换效率等许多优点。 从20世纪70年代末开始，半导体激光器明显向着两个方向发展，一类是以传递信息为目的的信息型激光器。另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器。在泵浦固体激光器等应用的推动下，高功率半导体激光器在20世纪90年代取得了突破性进展，其标志是半导体激光器的输出功率显著增加，国外千瓦级的高功率半导体激光器已经商品化，国内样品器件输出已达到600W。如果从激光波段的被扩展的角度来看，先是红外半导体激光器，接着是670nm红光半导体激光器大量进入应用，接着，波长为650nm，635nm的问世，蓝绿光、蓝光半导体激光器也相继研制成功。为适应各种应用而发展起来的半导体激光器还有可调谐半导体激光器，另外，还有高功率无铝激光器(从半导体激光器中除去铝，以获得更高输出功率，更长寿命和更低造价的管子)、中红外半导体激