项目1-半导体器件识别与检测(陈振源--2版)
电子技术基础 第2版 习题答案作者 陈振源 褚丽歆 褚老师习题答案.docx
思考与练习答案第1章半导体器件一、填空题1.过热烧毁击穿2.单向导电性3.放大区截止区饱和区放大区4.发射结集电结放大区截止区饱和区5.100 2.5mA6.正偏反偏7.几~几十1.5〜3V8.光电反偏9.放大10.100 4mA11.集电极发射极12.⑴集电基发射(2)50 ⑶PNP13.电压电场效应14.结绝缘栅15.源极漏极16.控制极触发P N栅极反向维持二、选择题1. B2.B3.B A4.B5.C6.C7.A8. B9. B 10. B 11.B 12.C A B三、综合题1.图(a)“Ao = 6V；图(b)”Ao = 0V;图(C)U A0=12V；图(d)U A0=-6V2,两只稳压值不等的稳压管串联使用，有4种接法，结果分别为13. 5V、6. 7V、8. 2V、1.4V；两只稳压值不等的稳压管并联使用，有4种接法，只是得到的稳压值只有两种，结果为6V 和0. 7V；四、实训题1.答：⑴黑笔接的是万用表内部电源的正极，红笔接的是万用表内部电源的负极。
在万用表测得的阻值小的情况下，说明此时二极管外加的电压是正向电压(正向偏置)，所以黑笔(电源正极)接的是二极管的正极，红笔接的是二极管的负极。
⑵若将红、黑笔对调后，万用表指示的方向与⑴相反，即阻值很大，近似为无穷大。
(3)如正向、反向电阻值均为无穷大，二极管内部为断路。
(4)如正向、反向电阻值均为零，二极管内部短路。
(5)如正向和反向电阻值接近，说明此时二极管已不具有单向导电的性能。
2.答：⑴基极 (2)基极NPN 型PNP 型第2章 三极管放大电路一、填空题1.静态 Q /BQ /CQ U BEQ U CEQ2.动态 输入信号 电源直流交流3.不失真地放大输入信号4.开路 短路 短路5.基极 射极 集电极6.相反7,同 减小 低提高8.截止失真减小饱和失真增大输入信号过大 9.截止饱和R B10.集电 共集电极11. 1电压 电流和功率 相同 12.共射组态 共集组态 共射组态 13.阻容耦合 变压器耦合直接耦合14.减小增大 15. 30 P A 3mA16. (1) 48u A,2.4mA, 5.2V,放大(2) 1000uA,50mA, 0V,饱和 (3) 10 V, 截止二、选择题1. C2. B3.B4. B5. A C6. C四、实训题 1.答：用万用表测量静态工作点/CQ 时，应选择万用表的电流挡位(具体挡位应根据被测电 路的参数来选择)，将万用表串联接在电路中。
半导体光电子材料与器件教学大纲
附件2：《半导体光电子材料与器件》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：半导体光电子材料与器件课程名称（英文）：Semiconductor Optoelectronic materials and devices课程类别：选修课课程性质：专业方向课计划学时：32（其中课内学时：40 ，课外学时：0）计划学分：2先修课程：量子力学、物理光学、固体物理、激光原理与技术、半导体物理等选用教材：《半导体物理学简明教程》，孟庆巨胡云峰等编著，电子工业出版社，2014年6月，非自编；普通高等教育“十二五”规划教材，电子科学与技术专业规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程、微电子学等专业课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）《半导体光电子材料与器件》是光电信息科学与工程本科专业的专业课。
学习本课程之前，要求学生已经具有量子力学、热力学与统计物理、固体物理和半导体物理方面的知识。
本课程论述基于电子的微观运动规律为基础的各种半导体器件的工作原理。
其核心内容是硅光电子器件的工作原理和设计方法。
本课程的目的是让学生了解和掌握半导体器件相关的物理知识，熟练掌握各种常见半导体器件参数与器件的结构参数和材料参数之间的关系。
能够使用典型的光电子器件进行光电探测。
初步具备新型器件的跟踪研究能力和自主开发能力。
Semiconductor Optoelectronic Materials and Devices is the course designed for the undergraduate students of optoelectronic information science and engineering specialty. Before taking this class, the students are required to have the knowledge of quantum mechanics, thermodynamics and statistical physics, solid state physics and semiconductor physics.The class will discuss the principles of working of all kinds of Semiconductor devices based on the microscopic movement of electron. The main content will be the principle of working and the method of design of optoelectronic devices base on silicon. The purpose is to let the students understand and master physical knowledge related to the semiconductor devices, skillfully master all kinds of relations of semiconductor devices parameters with structural parameter and material parameter. The students are requires to be able to employ some typical devices for photoelectric detection, also they will be able to have the basic ability to follow and develop new devices.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识本课程注重培养学生理论联系实际的能力、科学研究的思想方法、创新能力以及工程实践能力等。
电子信息工程大学四年所学课程
《电路分析》教学大纲编写：杨帆审核：赵红梅一、课程性质与任务本课程是电类专业的一门技术性很强的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论知识，学会分析计算电路的基本方法和初步的实验技能。
为学习后续有关课程(如信号与系统、模拟电子线路及脉冲技术等课程)准备必要的电路基本知识，为今后从事电类各专业的学习和工作打下必备的基础。
二、教学基本要求1.牢固掌握电路理论的基本概念（如：电压、电流、功率、参考方向）基本定律（欧姆定律 KCL 、KVL)及电阻、电感电容、独立电源和受控源器件的基本特性。
2. 熟悉掌握线形电路的基本分析方法和网络定理，如：节点法、支路法、回路法、叠加原理、戴维南定理、和互易定理等，并能够灵活的运用它们来分析各种电路。
3. 重点掌握正弦稳态分析的基本概念（如：极大值、有效值、频率、相位等）及向量分析（如：向量图、复阻抗、复导纳等），熟练地运用向量法对正弦电路进行分析和计算（包括三相电路和具有互感耦合电路的计算）。
4.了解非正弦周期电路的谐波分析法。
5.熟练掌握动态电路的时域分析法。
对时域法，要求深刻理解时间常数、一阶的零输入响应、一阶零状态响应和阶跃响应等概念；对频域法，要求掌握拉氏变换分析电路的方法和步骤（如：运算阻抗、拉氏正变换、拉氏反变换）。
6.了解一般非线形电路的特点，熟悉非线形电路的计算方法（如：图解法、小信号分析法等）及非线形电路方程的编写。
7.掌握电路的拓扑矩阵，能熟练列写复杂电路方程的矩阵8.了解网络函数的性质，掌握极零点在复频率平面上的分布与网络时域的特点。
9.掌握二端口的方程和参数及二端口的等效电路。
10.学会正确使用常用的电工仪表和调节设备，掌握一些基本的电工及电子测试技术。
三、课程的主要内容及教学要求1电路模型和电路定律1.1电路和电路模型1.6电流及电压的参考方向1.5功率和能量1.4电阻元件1.5电压源和电流源1.6受控源1.7基尔霍夫定律教学基本要求：掌握，电压、电流及其参考方向；电功率和电能量；电阻、电压源和电流源等电路元件的特性及其电压电流关系；线性和非线性的概念；基尔霍夫定律。
半导体工艺-思考与练习题答案
职业院校理论实践一体化系列教材（光电子技术专业）半导体光电器件封装工艺思考与习题答案总主编：陈振源主编：战瑛张逊民Publishing House of Electronics Industry北京 BEIJING《半导体光电器件封装工艺》思考与习题答案项目一了解光电器件封装规范任务一了解光电器件的封装工艺环境（1）半导体光电器件封装的作用有哪些？解答：半导体光电器件封装的作用：确保半导体芯片和电路之间正确的电气和机械性的互相连接，保护芯片不让其受到机械、热、潮湿及其它种种的外来冲击，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
同时，更便于安装和运输。
（2）半导体光电器件封装工艺环境应该如何？工艺环境都在哪些方面有要求呢？解答：半导体光电器件封装应在十万级到万级的净化车间中进行，同时应控制温度为17～27℃，相对湿度为30～75%，工艺全程采用静电防护措施。
（3）衡量光电器件封装好坏与否的标准是什么？解答：衡量光电器件封装的质量标准：封装好的器件的发光角度优于单颗的芯片，器件的芯片面积与封装面积之比接近1，封装后的器件可靠性高。
任务二光电器件封装安全性的认识（1）半导体封装过程中哪些操作或环节容易产生静电？如果不及时将静电释放，会对半导体光电器件有何危害？解答：半导体器件在制造、测试、存储、运输及装配过程中，仪器设备、材料及操作人员都很容易因磨擦而产生几千伏的静电电压。
当器件与这些带电体接触时，带电体就会通过器件放电，产生很高的静电电压，这个电压会产生一个强电场击穿器件内部的一些绝缘体或PN结产生放电现象，瞬间电流足以造成半导体器件的热破坏，进而导致器件的失效。
（2）在光电器件封装工艺中为什么要做静电防护的工作？解答：静电的累加能够对光电器件直接造成破坏性的损伤，要么间接对器件造成潜在的电路危害以致半导体器件在后期使用过程中出现各种可靠性问题，因此在整个工艺过程中都要做静电防护的工作。
半导体器件失效分析与检测
半导体器件失效分析与检测摘要：本文对半导体器件的失效做了详尽分析，并介绍了几种常用的失效检测方法。
1 半导体器件失效剖析经过剖析可知形成半导体器件失效的要素有很多，我们主要从几个方面进论述。
1.1 金属化与器件失效环境应力对半导体器件或集成电路牢靠性的影响很大。
金属化及其键合处就是一个不容无视的失效源。
迄今，大多数半导体器件平面工艺都采用二氧化硅作为掩膜钝化层。
为在芯片上完成互连，常常在开窗口的二氧化硅层上淀积铝膜即金属化。
从物理、化学角度剖析，金属化失效机理大致包括膜层张力、内聚力、机械疲倦、退火效应、杂质效应及电迁移等。
1.2 晶体缺陷与器件失效晶体缺陷招致器件失效的机理非常复杂，有些问题至今尚不分明。
晶体缺陷分晶体资料固有缺陷(如微缺陷)和二次缺陷两类。
后者是在器件制造过程中，由于氧化、扩散等热处置后呈现或增殖的大量缺陷。
两种缺陷或者彼此互相作用，都将招致器件性能的退化。
二次击穿就是晶体缺陷招来的严重结果。
1.2.1 位错这种缺陷有的是在晶体生长过程中构成的(原生位错)，有的是在器件工艺中引入的(诱生位错)。
位错易沿位错线加速扩散和析出，间接地促成器件劣化。
事实证明，表面杂质原子(包括施主和受主)沿位错边缘的扩散比在圆满晶体内快很多，其结果常常使P-N结的结平面不平整以至穿通。
鉴于位错具有“吸除效应”，对点缺陷如杂质原子、点阵空位、间隙原子等起到内部吸收的作用，故适量的位错反而对器件消费有利。
1.2.2 沉淀物除位错形成不平均掺杂外，外界杂质沾污也会带来严重结果，特别是重金属沾污，在半导体工艺中是经常发作的。
假如这些金属杂质存在于固溶体内，其危害相对小一些;但是，一旦在P-N结处构成堆积物，则会产生严重失效，使反向漏电增大，以至到达毁坏的水平。
堆积需求成核中心，而位错恰恰提供了这种中心。
硅中的二次孪生晶界为堆积提供了有利的成核场所，所以具有这种晶界的二极管，其特性明显变软。
1.2.3 二次缺陷。
长春光电所
刘巨
15
月基光学遥感器研究
李朝辉
16
光电平台视轴稳定技术研究
郎小龙
17
航空相机研究
田海英
18
光学仪器设计及光学系统仿真
冯树龙
19
医用激光技术
武晓东
20
激光ISR技术
王挺峰
21
大型望远镜设计与检测
卓仁善
22
光学遥感成像技术、光谱辐射测量技术
郑玉权
23
生物医学光谱技术
唐玉国*
王希军*
9
眼底液晶自适应光学成像，高精度波前探测研究
宣丽*
10
光学检测
王成*
11
微光机电系统及光通信
梁静秋*
12
薄膜光学技术
高劲松*
13
光学设计与微小象差光学系统
黄玮*
14
新型成像与非成像光学系统设计与制造
张新*
15
现代光学及分光器件
巴音*
16
薄膜光学
缪同群*
17
固体激光与非线性光学频率变换
檀慧明*
郭劲*
8
小卫星总体技术
金光*
9
生物医学光谱技术
唐玉国*
10
空间遥感相机稳定成像技术研究
丁亚林*
11
航空光电成像与测量技术研究
张葆*
12
光电位移测量
艾华*
13
大口径深焦比轻质非球面反射镜制造技术
谢京江*
14
光学系统检测及精密标定技术研究
任建岳*
15
空间紫外光学遥感及辐射定标研究
王淑荣*
16
太阳光谱辐射计量及标定
国家标准《半导体器件功率器件用碳化硅同质外延片缺陷的无损检测识别判据第1部分缺陷分类》编制说明
国家标准《半导体器件功率器件用碳化硅同质外延片缺陷的无损检测识别判据第1部分：缺陷分类》编制说明一、工作简况立项目的和意义碳化硅(SiC)作为典型的宽禁带半导体材料，与硅(Si)相比，具有击穿电场高、导热率高、饱和电子漂移速度高和本征载流子浓度低等优越的物理性能，非常适合在大功率、高温和高频环境下应用，因此广泛应用于新一代功率半导体器件中。
SiC基功率半导体器件相对于硅基器件，具有更快的开关速度、低损耗、高阻断电压和耐高温等性能。
当前: 全球半导体产业正处于深度变革，化合物半导体成为产业发展新的关注点，我国正加紧产业布局，抢占发展的主动权。
SiC外延片是在碳化硅单晶抛光片上经过化学气相沉积反应生长一层导电类型、载流子浓度、厚度和晶格结构都符合要求的碳化硅单晶薄膜，SiC同质外延片中存在的缺陷是衡量Sic外延片质量的重要参数，也直接影响SiC基功率半导体器件的成品率和可靠性，准确识别SiC外延片中的缺陷，对于SiC外延片的制备、使用有重要的意义。
关于SiC外延片中的缺陷分类及其检测方法，在我国目前均无统一的标准，需制定国家标准，规范SiC外延片的缺陷分类及其检测方法，指导SiC外延片的生产和使用，促进国内SiC半导体材料和SiC基功率半导体器件的发展。
1、任务来源《半导体器件功率器件用碳化硅同质外延片缺陷的无损检测识别判据第1部分：缺陷分类》标准制定是2021年第4批国家标准计划项目，计划项目批准文号：国标委发【2021】41号，计划项目代号：-T-469。
归口单位为全国半导体设备和材料标准化技术委员会(TC 203),执行单位为全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会(TC 203/SC2),承办单位为中国电子科技集团公司第十三研究所，项目周期为18个月。
2、主要工作过程起草阶段2021.1〜2021. 6:成立了编制组，查询、收集和分析相关标准资料。
编制组由半导体材料的设计人员、工艺人员、检验试验管理人员和标准化人员组成；编制组首先对IEC 63068-1 Edi. 0:2019进行翻译和研究，同时对收集的SiC外延材料相关的标准和资料进行分析，在草案的基础上对标准的内容进行进一步的完善，形成《半导体器件功率器件用碳化硅同质外延片缺陷的无损检测识别判据第1部分：缺陷分类》征求意见稿。
《化合物半导体材料与器件》课程教学大纲
《化合物半导体材料与器件》课程教学大纲课程代码：ABJD0527课程中文名称：化合物半导体材料与器件课程英文名称：CompoundSemiconductorMateria1sandDevices课程性质：选修课程学分数：2学分课程学时数：32学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：固体物理、半导体物理、场效应器件物理一、课程简介《化合物半导体材料与器件》是一门电子科学与技术专业的专业核心课程，所涉及的专业技术内容有：化合物半导体材料，化合物半导体器件，半导体异质结的形成，半导体异质结的能带，异质结双极晶体管，金属半导体肖特基接触，金属半导体场效应晶体管，调制掺杂场效应晶体管，半导体光电子器件，宽带隙化合物半导体器件等基础化合物半导体材料和器件知识。
旨在培养电子科学与技术专业的学生，能够在半导体领域内掌握相关理论基础和器件结构的技术人才。
二、教学基本内容和要求第一章化合物半导体材料与器件基础主要教学内容：（1）、半导体材料的分类；（2）、化合物半导体材料晶格结构；（3）、化合物半导体材料化学键和极化；（4）、化合物半导体材料能带结构；（5）、化合物半导体材料施主和受主能级；（6）、化合物半导体材料载流子迁移率；（7）、化合物半导体器件的发展方向。
教学要求：1）、了解元素半导体、化合物半导体、半导体固溶体概念和种类。
2）、了解化合物半导体器件的发展方向。
3）、理解化合物半导体材料的晶格结构、化学键和极化。
4）、掌握化合物半导体材料的能带结构、施主和受主能级以及载流子迁移率。
重点：掌握化合物半导体材料的能带结构、施主和受主能级。
难点：掌握化合物半导体的截流子迁移率。
第二章半导体异质结主要教学内容：（1）、异质结的形成；（2）、异质结的能带图；（3）、突变异质结的伏安特性和注入特性；（4）、异质结的超注入现象；（5）、二维电子气的形成及能态；（6）、多量子阱与超晶格。
教学要求：1）、理解异质结的概念。
项目四 学习引线焊接工艺
2、键合掉片
（1）芯片下的胶异常。 （2）温度变高导致绝缘胶还原黏性变差。 （3）引线框架电镀层表面有油污导致胶与电镀 层黏接不良。
3、键合失线频繁
（1）金丝被污染或金丝品质异常，可通过更换 金丝改善；线夹不清洁；劈刀到使用寿命。 （2）焊线机参数设定不良，参数太小等情况。 （3）引线框架不平整或表面不洁现象。
第一焊点 （芯片） 第二焊点 （支架） 10～15 12～25 50～70 90～130 40～60 300～400 100～140
三、键合技术要求及注意事项
1、材料的要求
光电封装中常用的金丝： 25μm金丝的拉力 原则上不小于5CN＊， 32μm金丝的拉力原则 上不小于8CN。
2、键合位置要求
一、引线焊接的目的
引线焊接又叫键合或压焊，通常是采用热超声 键合工艺，利用热及超声波,在压力、热量和超声 波能量的共同作用下，使焊丝焊接于芯片上的焊垫 及导线架或基板的焊垫上, 使焊丝在芯片电极和外 引线键合区之间形成良好的欧姆接触，完成芯片的 内外电路的连接工作，使芯片与不同外观双电极芯片键合要有正确的走线方 向，双线不能交叉、重叠。
5、键合拱丝弧线要求
大多数的光电器件键合出的焊线应该是拱的 形状。 拱丝高度高于第二焊点，拱丝总高H控制在 芯片高度h的1.2～2.5倍，大约100～350μ m。 拱丝的最高点在芯片的正上方，无塌丝，无 勾丝。
任务三 键合良次品判别及 不良情况的分析与改进
一、键合失效模式
键合工艺中最容易出现的问题主要是： 晶片破损、掉晶、晶片翻转、塌线、虚 焊（注：虚焊是指焊点与电极或PCB未 形成共晶或者共晶不良，在测拉力的时 候焊点断开等现象）
二、键合不良情况的分析与改进
1、焊点与芯片电极、引线框架电镀层黏性 不好，将焊球推掉电极与焊球无明显超声 痕迹
检测技术课程参考书目【范本模板】
检测技术课程参考书目《自动检测技术及应用》，作者：梁森等，机械工业出版社，ISBN7-111-19926-X，￥35元光盘简介这套课件的主题为“自学与提高”。
主要为“自动检测与转换技术”的授课教师使用，但也是学生的辅助学习工具，内容侧重于检测技术的应用，涉及众多工业、科研、生活中各种常用的传感器。
本课件可拓展师生的视野和思路,它给出众多的实物照片和多媒体动画以及录像，使教师授课时更加直观和形象，让学生能在课堂上看到各种传感器的外形、工作过程和调试过程，可以较好地解决理论联系实际的难题，还可以增加学生学习本课程的兴趣,加深对本课程的理解。
作为学生的辅助学习材料,学生在学习各章的同时，可参阅课件对应章节的有关内容进行复习,并加深对课程内容的理解,对完成课后作业也有一定的帮助。
本课件与大多数其他课程的课件稍有不同,它不是教材文字的简单再现，不止是单纯地将课本上的章节提纲和文字打在屏幕上,而是按章节有系统地向读者展示了上千张实物照片、图片以及许多与教材内容有关的动画,还有机电一体化现场录像、作业辅导等。
它共分十三章，与作者编写的《自动检测技术及应用》教材的章节一一对应,相信教师在使用本课件之后，对本课程的讲解会有较大的帮助，对传感器技术的进步会留下深刻的印象。
作者在制作过程中，也感觉开拓了视野,提高了水平。
尤其是在搜集大量素材的工作中，常常为一些从未目睹过的精彩照片而感动,希望不会辜负大家的期望。
本光盘自动播放。
将光盘插入光驱后,会自动进入主界面。
读者点击想要阅读的章节标题，即可逐页翻阅。
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第一节现代检测系统的基本结构第二节现代检测系统的接口总线第三节基于虚拟仪器的检测系统第四节传感器在现代汽车中的应用第五节传感器在数控机床中的应用第六节传感器在机器人中的应用第七节传感器在智能楼宇中的应用思考题与习题附录附录A 常用传感器的性能及选择附录B 压力单位及换算附录C 工业热电阻分度表附录D 镍铬—镍硅（镍铝）K热电偶分度表习题参考答案参考文献《自动检测技术》,作者:张欣欣,孙艳华，清华大学出版社，ISBN：781082879，￥22，元第1章绪论第2章检测系统的基本特性第3章信号及其特性分析第4章检测系统及其抗干扰设计第5章应力与应变检测第6章位移、速度、加速度检测第7章压力及扭矩检测第8章流量检测第9章温度检测第10章检测算法第11章检测系统方案实例附录A铂铑10-铂热电偶分度表附录B铂铑30-铂铑6热电偶分度表附录C镍铬—镍硅(镍铬—镍铝)热电偶分度表附录D铜-康铜热电偶分度表附录E镍铬-康铜热电偶分度表《自动检测和仪表中的共性技术》作者：徐科军陈荣保张崇巍出版社：清华大学出版社译者：丛书名：其他出版日期：2000-12—1上架日期：2005—10—8ISBN：730204075320元本书阐述自动检测和仪表中的共性技术。
项目1-半导体器件识别与检测(陈振源--2版)
共发射极联接
共基极联接
共集电极联接
1.4.3 三极管的特性曲线 1．输人特性曲线
输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出 电压VCE为定值时，iB与vBE对应关系的曲线。
当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，
通常近似为零。
当vBE大于三极管的死区电压vth后，iC开
始上升。
2．热敏性
温度对半导体的导电能力影响很大。温度越高，价电子获得的能量越大， 挣脱共价键束缚成为自由电子和空穴对就越多，导电能力就越强。利用半导 体的热敏性，可以制成热敏电阻及其它热敏元件，常用于自动控制电路中。
3．光敏性
半导体受到光照时，自由电子和空穴对数量会增多，导电能力随之增强， 这就是半导体的光敏性。利用这种特性能制造各种光敏器件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光控晶闸管和光电池等。
1.3.1 稳压管 1．工作特性及应用
稳压管又称齐纳二极管，实物外形见下图。通常用文字“V”代表，它是一 种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工作在击 穿区并不会损坏，属可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳 压管工作在反向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压 作用。
按图（b）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。
通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。
1.2.3 二极管特性曲线
二极管的电流iD与加在二极管两端的电压vD的关系曲线，称为二极管伏安特 性曲线。利用晶体管特性图示仪能十分方便测量获得二极管的伏安特性曲线。
晶体管特性图示仪
二极管伏安特性曲线
如果测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至为零，表示管子内部已短路。 如果测得二极管的正、反向电阻都很大，则表示管子内部已断路。
第4章 -2-锗量子点的生长及其性质表征2 _兼容模式_
第四章半导体检测与分析技术李传波2018.10.26本章教学主要参考书目：1 半导体检测与分析（第二版），科学出版社，许振嘉编2 半导体材料测试与分析，科学出版社，杨德仁编◆光学测试光电检测技术概述光谱分析（傅立叶光谱测试、拉曼光谱测试、荧光光谱测试…. ）粒子性光谱测试技术（TEM、SEM、X射线衍射技术、俄歇电子能谱、二次离子质谱、深能级瞬态谱测试…）◆电学测试电阻率测试(四探针法)少子寿命测试、少子扩散长度测试霍尔效应测试（迁移率、浓度等）FET法测试低温电学测试技术第一节光电检测技术概述所谓光电检测系统是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。
光电检测技术是各种检测技术的重要组成部分。
七十年代传统光学仪器（照相、光谱、色度、计量、计测）发展到光、机、电、算一体的智能仪器、光电信息技术，而且从仪器设计转变为强调技术研究。
自动化程度越高，越依赖于非接触测量。
信息时代，光电检测更是不可或缺的，它关系到信息的提取（获得）。
特别是近年来，各种新型光电探测器件的出现，以及电子技术和微电脑技术的发展。
使光电检测系统的内容愈加丰富，应用越来越广，目前已渗透到几乎所有工业和科研部门。
图1-1给出光电检测系统的主要组成结构示意图。
光源光学系统被测物光学系统CCDA/D反馈光电检测系统示意图光电检测技术已应用到各个科技领域中，它是近代科技发展中最重要的方面之一。
根据检测对象性质可分为光学量检测领域以及非光学量检测领域。
1、光学量检测领域■辐射度量以及光度量的检测■光电元器件及光电成保像系统特性的检测■光学材料、元件及系统特性的检测2、非光学量检测领域■通过一定手段将非光量转换为光学量。
通过对光学量的光电检测，实现对非光物理量的检测。
■使光束通过被检测对象，让其携带待测物理量的信息。
通过对带有待测信息的光信号进行光电检测，实现对待测非光物理量的检测。
二、技术特色利用光学进行精密测试，是光电检测技术领域中的主要方法。
项目二 学习扩晶工艺
二、扩晶设备
三、扩晶工艺过程
• 将扩晶机的气路与电路连接好，打开扩晶机。设定机 台的工作温度。待扩晶机的实际温度达到工作温度以 后，打开扩晶压圈，将扩晶环内环放在托盘上。在离 子风机前慢慢将芯片保护膜与芯片分离，将撕开的芯 片朝上放置在托盘上，放下压圈并钩好拉钩。缓慢地 按“上升”按钮，慢速将芯片扩开至所需间隔。平整 地套上扩晶环外环后按“下压”按钮，待内外环完全 啮合后松开。取下已经扩好的芯片，按“下降”按钮， 松开压圈，取出多余的空膜片。
四、扩晶技术要求
• 芯片扩晶距离要求： 芯片扩晶前芯片间距约为（200～250）μm， 扩晶 后芯片间距约为（800～1000）μm • 需要绷片的芯片不宜过大，绷片后芯片不能到达边缘 • 扩晶之前通常要进行翻膜工作
任务三 芯片的镜检
一、芯片的分选
• 为了保证光电产品的质量，在光电器件在做成 产品前，光电器件的厂家都要对其生产的产品 进行必要的筛选，通过对芯片的电、光、色、 热等参数的测试，剔除废品和次品，提高产品 的可靠性和一致性，这也就是常说的测试分选 工艺。
测试分选的方法
• 以芯片为基础的测试分选 • 对封装好的器件进行测试分选
二、芯片的镜检
芯片的镜检是使用显微镜人工 剔除残片、次片等外观不符合生产 规范的芯片，提高芯片的一致性。
思考与练习
• 请选择一张芯片，通过芯片后的标签来识别芯片的基本 信息。 • 芯片应该如何存放？ • 为什么要对芯片进行扩晶操作？ • 扩晶工艺对要扩晶的芯片有什么要求？ • 扩晶后对芯片与芯片之间间距的要求多大？ • 扩晶工艺进行前，为什么要进行翻膜操作？ • 扩晶过程有哪些环节会产生静电？如何避免？ • 为什么要对生产的芯片进行镜检？ • 半导体光电器件产业中，有哪些产品分选的方法？ • 请说出单面电极芯片与双面电极芯片有哪些区别。
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业
教
育
课
程
改
革 国
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。目
家 规
前用来制造半导体器件的材料主要是锗和硅，它们
划 新
都是4价元素，具有晶体结构，如图所示。
教 材
在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周
围，不易自由移动。所以导电能力也较弱。
半导体晶体结构示意图
3
《电子技术基础与技能》陈振源主编
项目1 半导体器件的识别与检测
项目1 半导体器件的识别与检测
中
等
职 业
2．二极管的主要参数
教
育
课 程
最大整流电流IFM：是管子长期运行时允许通过的最大正向平
改 革
均电流。
国
家 规
最高反向工作电压VRM ：又称额定工作电压，它是保证二极
划 新
管不至于反向击穿而规定的最高反向电压。
教 材
反向饱和电流IR ：它指管子未进入击穿区的反向电流，其值
和电流。
（2）反向击穿区： 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR）时，
反向电流急剧增加，该现象称为二极管反向击穿。
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项目1 半导体器件的识别与检测
中
等 职
1.2.4 二极管使用常识
业
教 育
1．二极管型号
课
程 改
国产二极管的型号由五部分组成。
革 国
第一部分是数字“2”，表示二极管。
要元器件。通过项目1的学习，要求能识
别常用半导体器件的类型、型号和规格，
能按规定的程序和方法对器件进行有效
检测。
1.1 半导体的基本特性 1.2 二极管 1.3 特殊二极管 1.4 三极管 1.5 场效晶体管
2
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项目1 半导体器件的识别与检测
中
等 职
1.1 半导体的基本特性
课
程 改
（2）正向导通区：当二极管正向电压大于死区电压Vth时，电流随电压
革
增加，二极管处于导通状态。
国
家 规
（3）导通电压：硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。
划
新 教
2．反向特性
材
（1）反向截止区： 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V（BR）时，
二极管呈现很大电阻，此时仅有很微小的反向电流IR，该电流称之为反向饱
中
《电子技术基础与技能》(第2版）等职 业（陈振源主编）教
育
课
程
改
革
国
家
规
划
新
教
材
1
《电子技术基础与技能》陈振源主编
项目1 半导体器件的识别与检测
中
等
职
业
教
育
课
程
改
革 国
半导体器件是指用半导体材料制成
家 规
的电子器件，常用的有二极管、三极管、
划 新
场效晶体管等。
教 材
半导体器件是组成电子线路中的重
中
等
职 业
1.1.1 半导体的主要特性
教
育
课 程 改
1．掺杂性
革 国
在纯净的半导体中掺入微量的3价或5价元素，则它的导电性能将大大增
家 强。应用掺杂技术可以制造出晶体二极管、晶体三极管、场效晶体管、晶闸
规 划
管和集成电路等半导体器件。
新 教
2．热敏性
材
温度对半导体的导电能力影响很大。温度越高，价电子获得的能量越大，
划 新
2．N型半导体
教
材
N型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入微量磷、砷等5价元素，这
类杂质半导体特点是：自由电子数量多，空穴数量少，参与导电的主要
是带负电的自由电子，故又称为电子半导体。
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项目1 半导体器件的识别与检测
中 等
1.2 二极管
职
业
教 育
1.2.1 二极管的封装与电气图形符号
越小，则管子的单向导电性越好。
最高工作频率fM ：是保证管子正常工作的最高频率。
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中
等 职
3．二极管的选用
业
教
按材料分类，二极管主要有锗二极管和硅二极管两大类。前者内部多为
项目1 半导体器件的识别与检测
1.2.2 二极管的结构与导电特性
中 等
1．结构
职 业
在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。
教 育
从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。
课 程
2．导电特性
改
革
国
家
规
划 新
为了观察二极管的导电特性，将二极管串联到电池和小灯泡组成的电路中。
挣脱共价键束缚成为自由电子和空穴对就越多，导电能力就越强。利用半导
体的热敏性，可以制成热敏电阻及其它热敏元件，常用于自动控制电路中。
3．光敏性
半导体受到光照时，自由电子和空穴对数量会增多，导电能力随之增强，
这就是半导体的光敏性。利用这种特性能制造各种光敏器件，如光敏电阻、
光敏二极管、光敏三极管、光控晶闸管和光电池等。
课 程
用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下
改 革
图所示。二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标
国 家
记以便区别正负电极。
接线端为负极
规
划
新
教
材 白环为负极
黑环为负极
塑料封装二极管 号
金属封装二极管
玻璃封装二极管
二极管电气图形符
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项目1 半导体器件的识别与检测
中
等
职 业
1.1.2 P型半导体和N型半导体
教
育 课
1．P型半导体
程 改
P型半导体是在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素。这类掺
革 国
杂后导体的特点是：空穴数量多，自由电子数量少，参与导电的主要是
家 规
带正电的空穴，故又称为空穴半导体。
育 课
性曲线。利用晶体管特性图示仪能十分方便测量获得二极管的伏安特性曲线。
程
改
革
国
家
规
划
新
教
材
晶体管特性图示仪
二极管伏安特性曲线
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项目1 半导体器件的识别与检测
中 等 职
1．正向特性
业 教
（1）死区：当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零，称为
育
正向特性的死区。
教
材
（a）
（b）
按图（a）连接电路，此时小灯泡亮，表示二极管加正向电压而导通。
按图（b）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。
通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。
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中 等
1.2.3 二极管特性曲线
职
业 教
二极管的电流iD与加在二极管两端的电压vD的关系曲线，称为二极管伏安特
家 规
第二部分是用拼音字母表示管子的材料。
划 新
A——N型锗材料，B——P型锗材料，
教
C——N型硅材料，D——P型硅材料。
材
第三部分是用拼音字母表示管子的类型。
第四部分用数字表示器件的序号。
第五部分用拼音字母表示规格号。
二极管型号的读识
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A
P1
二极管 N型锗材料 普通管 器件序号
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