半导体器件数值分析
半导体器件模拟及数值分析（ＰＤＦ）
主要内容2.12.22.32.1 器件模拟的基本方程组2.1.3 载流子输运的基本方程2.1.3.2小尺寸半导体器件的载流子输运方程(a) (b)图2.1 半导体中的载流子过冲. (a) GaAs材料, (b) Si材料2.1 器件模拟的基本方程组2.1.6光波导方程由Maxwell 方程组同样可以导出在半导体材料中传输的光波的电场分量E 所满足的方程：式中n 为材料的折射率，k 0 =2π/λ，λ是波长。
对于沿z 方向传播的波，式中β是波沿z 方向的传播常数，可得到Helmholtz 方程为，2022=+∇E E k n )(exp ),,(),,,(z t j E E E t z y x z y x βω−=E 222/,/ββ−=∂∂−=∂∂z j z 所以,)(22022=−+∇E E βk n T 式中,22222//y x T ∂∂+∂∂=∇2.3 半导体器件的分级模拟2.3.1 问题目的提出判断一个半导体器件模拟软件优劣的指标是功能全、精度高、速度快和便于用户使用。
功能全主要指能处理问题面广，便于用户使用则主要指程序输入参数形式简单，并以交互或对话方式工作。
实际开发半导体器件模拟软件时要考虑这两点，但这不是衡量半导体器件模拟方法本身优劣的指标。
衡量半导体器件模拟方法优劣的指标是速度快、精度高。
在半导体器件的计算机模拟中，除了从指标要求出发选取好的方法外，在给定精度的条件下，还经常使用分级模拟技术以减少计算时间和提高计算速度。
2.3 半导体器件的分级模拟2.3.3 分级模拟的意义随着工件条件的变化，模型方程的复杂性越来越高，相应地，模拟的复杂性也越来越高。
对于复杂的模拟问题，往往需要采用分级模拟的方法，该方法包括两点：（1）根据具体的工作条件，选用级别较低的模型方程，以在保证精度的条件下大大减少计算时间。
（2）利用低一级的解作为初值。
由于低一级的解是本级的很好近似，这样做将有效减少计算时间。
半导体器件参数
半导体器件参数1.电流参数：电流参数是半导体器件最重要的参数之一、常见的电流参数包括最大连续电流、最大尖峰电流、门极漏极饱和电流等。
这些参数描述了器件在正常运行或特殊工作条件下能够承受的电流负载。
合理选取电流参数能够保证器件的稳定性和可靠性。
2.电压参数：电压参数也是半导体器件的关键参数之一、常见的电压参数包括最大工作电压、最大反向电压等。
这些参数描述了器件能够承受的最大电压。
在设计电路时，必须合理选取电压参数，以确保器件正常工作并避免损坏。
3.频率参数：频率参数描述了器件可处理的最高工作频率。
这个参数对于高速数字电路和射频（RF）电路非常重要。
频率参数通常是以最大工作频率或截止频率来衡量的。
4.噪声参数：噪声参数描述了器件的噪声特性。
这对于需要高信噪比和低噪声性能的应用非常重要，比如通信系统和音频设备。
常见的噪声参数包括等效输入噪声电压、等效输入噪声电流等。
5.温度参数：温度参数描述了器件的温度特性。
这包括工作温度范围、最大工作温度、温度系数等。
合理选取温度参数能够确保器件在不同温度环境下的性能和可靠性。
6.功率参数：功率参数描述了器件的功率特性。
常见的功率参数包括最大功率耗散、最大功率传输等。
这些参数对于设计高功率电路和功率放大器非常重要。
7.延迟参数：延迟参数描述了器件的传输延迟。
这对于需要高速响应和低延迟的应用非常重要，比如数字电路和通信系统。
常见的延迟参数包括传输延迟、上升时间、下降时间等。
8.容量参数：容量参数描述了器件的电容特性。
这对于高频电路和模拟电路特别重要。
常见的容量参数包括输入电容、输出电容等。
9.可靠性参数：可靠性参数描述了器件的寿命和可靠性。
这对于长期使用和高可靠性要求的应用非常重要。
常见的可靠性参数包括失效率、故障率等。
10.尺寸参数：尺寸参数描述了器件的物理尺寸和封装。
这对于电路布局和设计非常重要。
常见的尺寸参数包括封装尺寸、引脚布局、引脚排列等。
总之，半导体器件的参数涉及到各个方面，包括电流、电压、频率、噪声、温度、功率、延迟、容量、可靠性以及尺寸等。
半导体物理与器件公式以及全参数
半导体物理与器件公式以及参数KT =0.0259ev N c =2.8∗1019N v =1.04∗1019SI 材料的禁带宽度为：1.12ev. 硅材料的n i =1.5∗1010Ge 材料的n i =2.4∗1013 GaAs 材料的n i =1.8∗106介电弛豫时间函数：瞬间给半导体某一表面增加某种载流子，最终达到电中性的时间，ρ(t )=ρ(0)e −(t /τd )，其中τd =ϵσ，最终通过证明这个时间与普通载流子的寿命时间相比十分的短暂，由此就可以证明准电中性的条件。
E F 热平衡状态下半导体的费米能级，E Fi 本征半导体的费米能级，重新定义的E Fn 是存在过剩载流子时的准费米能级。
准费米能级：半导体中存在过剩载流子，则半导体就不会处于热平衡状态，费米能级就会发生变化，定义准费米能级。
n 0+∆n =n i exp (E Fn −E Fi kT )p 0+∆p =n i exp [−(E Fp −E Fi )kT] 用这两组公式求解问题。
通过计算可知，电子的准费米能级高于E Fi ，空穴的准费米能级低于E Fi ，对于多子来讲，由于载流子浓度变化不大，所以准费米能级基本靠近热平衡态下的费米能级，但是对于少子来讲，少子浓度发生了很大的变化，所以费米能级有相对比较大的变化，由于注入过剩载流子，所以导致各自的准费米能级都靠近各自的价带。
过剩载流子的寿命：半导体材料：半导体材料多是单晶材料，单晶材料的电学特性不仅和化学组成相关而且还与原子排列有关系。
半导体基本分为两类，元素半导体材料和化合物半导体材料。
GaAs主要用于光学器件或者是高速器件。
固体的类型：无定型（个别原子或分子尺度内有序）、单晶（许多原子或分子的尺度上有序）、多晶（整个范围内都有很好的周期性），单晶的区域成为晶粒，晶界将各个晶粒分开，并且晶界会导致半导体材料的电学特性衰退。
空间晶格：晶格是指晶体中这种原子的周期性排列，晶胞就是可以复制出整个晶体的一小部分晶体，晶胞的结构可能会有很多种。
半导体器件芯片常用型号参数特性解析大全(精)
半导体器件常用型号参数解析一、半导体二极管参数符号及其意义CT---势垒电容Cj---结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容Cjv---偏压结电容Co---零偏压电容Cjo---零偏压结电容Cjo/Cjn---结电容变化Cs---管壳电容或封装电容Ct---总电容CTV---电压温度系数。
在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比CTC---电容温度系数Cvn---标称电容IF---正向直流电流（正向测试电流）。
锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流IF（AV）---正向平均电流IFM（IM）---正向峰值电流（正向最大电流）。
在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。
发光二极管极限电流。
IH---恒定电流、维持电流。
Ii--- 发光二极管起辉电流IFRM---正向重复峰值电流IFSM---正向不重复峰值电流（浪涌电流）Io---整流电流。
在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流IF(ov)---正向过载电流IL---光电流或稳流二极管极限电流ID---暗电流IB2---单结晶体管中的基极调制电流IEM---发射极峰值电流IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流ICM---最大输出平均电流IFMP---正向脉冲电流IP---峰点电流IV---谷点电流IGT---晶闸管控制极触发电流IGD---晶闸管控制极不触发电流IGFM---控制极正向峰值电流IR（AV）---反向平均电流IR（In）---反向直流电流（反向漏电流）。
在测反向特性时，给定的反向电流；硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流；稳压二极管在反向电压下，产生的漏电流；整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。
半导体器件微观结构和物理性质的数值计算研究
半导体器件微观结构和物理性质的数值计算研究第一章：引言近年来，随着半导体器件在电子技术中的广泛应用，对其微观结构和物理性质的认识和研究变得尤为重要。
快速发展的计算机科学为研究人员提供了一种新的方法，即利用数值计算技术来探究半导体器件的微观结构和物理性质。
本文旨在介绍半导体器件微观结构和物理性质的数值计算研究的重要性，并对其研究方法和应用进行探讨。
第二章：半导体器件的微观结构半导体器件的微观结构是指其内部晶体结构和原子间的排列方式。
在研究半导体器件的微观结构时，我们可以使用分子动力学模拟、密度泛函理论等数值计算方法。
分子动力学模拟可以通过模拟原子间的相互作用力来获取器件内部原子的位置和速度信息，从而揭示器件的微观结构。
而密度泛函理论则通过求解薛定谔方程来计算能带结构、电子密度和电子态密度等物理性质。
这些数值计算方法可以为我们提供有关器件内部原子位置、晶体缺陷、晶界以及材料的电子性质等方面的信息。
第三章：半导体器件的物理性质半导体器件的物理性质是指其在电磁场、热场以及应力场等外部条件下的响应行为。
对于半导体器件的物理性质研究，数值计算方法同样发挥了重要作用。
例如，我们可以利用有限元方法对应力场对器件性能的影响进行模拟和计算。
此外，利用数值计算手段，我们还可以研究材料的光电响应特性、载流子输运行为以及材料表面和界面的物理性质。
这些数值计算方法为我们揭示半导体器件的物理性质提供了有效的手段。
第四章：半导体器件微观结构和物理性质相关性的数值计算研究半导体器件的微观结构和物理性质之间存在着紧密的关联。
在数值计算研究中，我们可以通过模拟和计算分析器件的微观结构对器件的物理性质产生的影响。
例如，研究晶体缺陷对器件性能的影响可以揭示晶体缺陷与载流子的相互作用机制，从而优化器件的设计和性能。
此外，通过研究材料的表面和界面结构以及与之相关的物理性质，我们可以改善器件的光电性能和寿命。
因此，将微观结构和物理性质的数值计算研究相结合，可以为我们提供更深入的了解和优化半导体器件的方法。
半导体技术的关键指标与性能评估方法
半导体技术的关键指标与性能评估方法在当今的科技领域，半导体技术被广泛应用于各个领域，包括通信、电子设备、能源、医疗等。
为了确保半导体产品的质量和性能，在开发和生产过程中，我们需要关注一些关键指标和使用适当的性能评估方法。
本文将介绍一些常见的关键指标和性能评估方法，以帮助读者更好地理解和应用半导体技术。
一、关键指标1. 器件尺寸：半导体器件尺寸是衡量其性能和功能的重要指标之一。
通常使用纳米单位（nm）来表示器件的尺寸，如纳米级晶体管（NMOS）和互补金属氧化物半导体（CMOS）等。
2. 衰减系数：衰减系数是指半导体材料在电磁波传输过程中对信号强度的减弱程度。
衰减系数越小，半导体器件的信号传输能力越好。
3. 效率：半导体器件的效率决定了其能量转换的效率。
在太阳能电池和发光二极管（LED）等应用中，高效率是一个重要的考虑因素。
4. 噪声：噪声是指在半导体器件中产生的干扰信号。
噪声水平对于电子设备的性能和可靠性起着重要的影响。
二、性能评估方法1. 电性能测试：电性能测试是评估半导体器件的主要方法之一。
通过测量器件的电阻、电容、电流和电压等参数，可以评估其电气特性和性能。
2. 温度测试：温度是影响半导体器件性能的重要因素之一。
通过在不同温度下对器件进行测试，可以评估其在不同条件下的工作性能和稳定性。
3. 可靠性测试：可靠性测试用于评估半导体器件的寿命和可靠性。
常见的可靠性测试方法包括加速寿命测试和热循环测试等。
4. 光谱测试：光谱测试是评估光学性能的一种方法。
通过测量器件在不同波长下的反射、透射和发射等光学性能，可以评估其在光学应用中的性能。
三、结论本文介绍了半导体技术的关键指标和性能评估方法。
了解和应用这些指标和方法对于开发和生产高质量的半导体产品至关重要。
通过电性能测试、温度测试、可靠性测试和光谱测试等方法，我们能够全面评估半导体器件的性能和可靠性，确保其在各个领域中的应用效果。
希望本文能为读者提供有益的信息，促进半导体技术的发展和应用。
半导体数值分析
V
ABSTRACT The thesis is mainly about the programming and optimization of the three-dimensional semiconductor model simulation. Begun with the basic semiconductor theory and the Maxwell equations, boundary conditions of the device are analyzed and a three-dimensional model is set up. Then normalization, auto-adjusting grids, discretized equations, and uncoupled methods are employed to solve the model by FDTD (Finite Differential in Time Domain). Three-dimensional model relates to many equations, complex boundary conditions and a large number of nodes, so a great computing work is necessary. To assure a practical instantaneous simulation speed is the key problem. The content of the thesis is mostly focused on the optimization for the original instantaneous simulation, which works inefficiently indeed. Thus the uncoupled methods are changed to achieve the aim. Continuity – total-current circulation is employed to replace the continuity – Poisson circulation, and the Poisson equation is put to the last part to improve the precision. After this rework, the time step is lengthened by about 1000 times. What’s more, the forecast of the primary value is created to abate the time for convergence. These works speed up the simulation and make it suitable for practical application. To improve the precision of the simulation results, some changes are applied to the carrier generation rate, electronic temperature and boundary conditions following new theories. The function of saving the progress and the Cdiode class encapsulated with variable and methods are added to enable the convenient change and reuse of the program. At last the simulation results of the BJT actions under the impact of a strong impulse are provided. Key word: semiconductor device, three-dimensional simulation,
半导体物理与器件公式以及全参数
半导体物理与器件公式以及参数KT=0.0259ev N c=2.8∗1019N v=1.04∗1019 SI材料的禁带宽度为：1.12ev. 硅材料的n i=1.5∗1010Ge材料的n i=2.4∗1013 GaAs材料的n i=1.8∗106介电弛豫时间函数：瞬间给半导体某一表面增加某种载流子，最终达到电中性的时间，ρ(t)=ρ(0)e−(t/τd)，其中τd =ϵσ，最终通过证明这个时间与普通载流子的寿命时间相比十分的短暂，由此就可以证明准电中性的条件。
E F热平衡状态下半导体的费米能级，E Fi本征半导体的费米能级，重新定义的E Fn是存在过剩载流子时的准费米能级。
准费米能级：半导体中存在过剩载流子，则半导体就不会处于热平衡状态，费米能级就会发生变化，定义准费米能级。
n0+∆n=n i exp(E Fn−E FikT) p0+∆p=n i exp[−(E Fp−E Fi)kT]用这两组公式求解问题。
通过计算可知，电子的准费米能级高于E Fi，空穴的准费米能级低于E Fi，对于多子来讲，由于载流子浓度变化不大，所以准费米能级基本靠近热平衡态下的费米能级，但是对于少子来讲，少子浓度发生了很大的变化，所以费米能级有相对比较大的变化，由于注入过剩载流子，所以导致各自的准费米能级都靠近各自的价带。
过剩载流子的寿命：半导体材料：半导体材料多是单晶材料，单晶材料的电学特性不仅和化学组成相关而且还与原子排列有关系。
半导体基本分为两类，元素半导体材料和化合物半导体材料。
GaAs主要用于光学器件或者是高速器件。
固体的类型：无定型（个别原子或分子尺度内有序）、单晶（许多原子或分子的尺度上有序）、多晶（整个范围内都有很好的周期性），单晶的区域成为晶粒，晶界将各个晶粒分开，并且晶界会导致半导体材料的电学特性衰退。
空间晶格：晶格是指晶体中这种原子的周期性排列，晶胞就是可以复制出整个晶体的一小部分晶体，晶胞的结构可能会有很多种。
半导体器件芯片常用型号参数
半导体器件常用型号参数一、半导体二极管参数符号及其意义CT---势垒电容Cj---结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容Cjv---偏压结电容Co---零偏压电容Cjo---零偏压结电容Cjo/Cjn---结电容变化Cs---管壳电容或封装电容Ct---总电容CTV---电压温度系数。
在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比CTC---电容温度系数Cvn---标称电容IF---正向直流电流（正向测试电流）。
锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流IF（AV）---正向平均电流IFM（IM）---正向峰值电流（正向最大电流）。
在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。
发光二极管极限电流。
IH---恒定电流、维持电流。
Ii--- 发光二极管起辉电流IFRM---正向重复峰值电流IFSM---正向不重复峰值电流（浪涌电流）Io---整流电流。
在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流IF(ov)---正向过载电流IL---光电流或稳流二极管极限电流ID---暗电流IB2---单结晶体管中的基极调制电流IEM---发射极峰值电流IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流ICM---最大输出平均电流IFMP---正向脉冲电流IP---峰点电流IV---谷点电流IGT---晶闸管控制极触发电流IGD---晶闸管控制极不触发电流IGFM---控制极正向峰值电流IR（AV）---反向平均电流IR（In）---反向直流电流（反向漏电流）。
在测反向特性时，给定的反向电流；硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流；稳压二极管在反向电压下，产生的漏电流；整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。
《半导体器件特性的测量与分析》报告
半导体器件特性的测量与分析引言近几十年来，半导体材料和器件的发展很快。
半导体器件的种类很多，典型的放大器件有双极型晶体管和场效应晶体管，部分光电子器件的工作原理在先行课程中已有介绍。
近年来，半导体光电子器件的发展和应用更为迅速，它们的基本原理在本实验的附录中作了介绍。
了解这些器件的工作原理及掌握其主要参数的测量有重要的实用价值。
本实验的目的是了解并学会使用这些仪器，通过几种典型半导体管的测量，对半导体双极、场效应晶体管，发光、光敏二极管等单元器件工作原理及特性参数有进一步了解。
实验仪器1．半导体管特性图示仪是一种用示波管显示半导体器件的各种特性曲线，并可测量其重要参数的测试仪器。
电路结构：该仪器主要由阶梯信号发生器、集电极扫描电压、Ｘ轴和Ｙ轴放大器、二簇电子开关、低压电源、高频高压电源及示波器控制电路等部分组成。
电路原理框图见图6.2-1。
该仪器最主要的电路是提供一个50Ｈｚ市电经全波整流后成为100Ｈｚ正弦波的集电极扫描电压和一个提供给基极的阶梯波电压（或电流），见图6.2-２。
2．“微机半导体器件特性测试仪”性能简介和使用说明实验采用的微机半导体器件特性测试仪，可以用来显示半导体器件的输入特性、输出特性、转移特性曲线；可以测量器件的电流放大系数、跨导、开启电压、夹断电压等一系列参数；具有教学演示模式和普通测量模式。
完整的测量系统，由测量主机和计算机系统组成。
测量主机通过EPP接口与微型计算机系统连接。
实验内容用XJ4810型半导体管特性图示仪测量双极型三极管、结型场效应管和各种类型二极管。
（1）了解图示仪的电路结构框图并掌握面板各旋钮用途。
（2）测量双极型晶体管3DG6C（NPN型硅管）的特性和参数：一般三极管管脚的辨认，把管脚朝向观察者，管脚的位置如图6.2-4所示。
二极管的管脚通常为一长一短，长者为正。
晶体管的管脚与图示仪的C，B，E三个接入端头（或插口）的连接法见图6.2-5。
①测量共射极电路的输出特性图6.2-6是3DG6管的输出和输入特性曲线，供参考。
半导体二极管的主要参数
每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通 过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用 一对电子。 室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的 束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个 空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成 为正离子，就好象空穴带正电荷一样。
在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。
交界面处将形成一个特殊的薄层→ PN结。
扩散与漂移达到动态平衡 形成一定宽度的PN结
多子
形成空间电荷区
扩散
产生内电场
阻止
促使 少子 漂移
P区
N区
＋ ＋＋
＋ ＋＋
＋ ＋＋
载流子的扩散运动
P 区 空间电荷区 N 区
＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋
内电场方向 PN 结及其内电场
PN结的单向导电性
①外加正向电压（也叫正向偏置） 外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运 动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P 区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这 时称PN结处于导通状态。P Nhomakorabea结的形成
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两 种运动方式。载流子在电场作用下的定向运 动称为漂移运动。在半导体中，如果载流子 浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会 从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种 运动称为扩散运动。
将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体， 另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的
R
半导体二极管 1．半导体二极管的结构与符号
一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构 成了半导体二极管，简称二极管。
半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接 触型两类。
点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用 于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。
半导体器件参数(精)
半导体器件参数(精)半导体器件是现代电子技术中不可缺少的组成部分，而其参数则是评价半导体器件性能好坏的重要标准之一。
本文将针对半导体器件的常用参数进行详细阐述。
1. 直流参数1.1 正向漏电流 IF正向漏电流IF是指一个二极管或PN结管在正偏电压下的漏电流，其大小与元器件结构、材料、工艺等因素有关。
对于二极管来说，IF表明二极管的正向导通能力；对于PN结管而言，IF是影响器件工作稳定性和温度特性的原因之一。
1.2 反向漏电流 IR反向漏电流IR也称反向饱和电流，是指二极管或PN结管在反向电压下的漏电流，其大小与器件结构和工艺制程等因素有关。
反向漏电流IR越小，电路噪声和器件本身的损耗越小，器件的性能越好。
1.3 正向电压降 VF正向电压降VF是指一个二极管或PN结管在正向导通状态下的电压降，也叫动态电阻。
正向电压降VF低，说明器件正向导通能力强；反之，则说明器件正向导通能力弱。
1.4 反向电容 Cj反向电容Cj是指PN结管或MOSFET在反向电压下的电容。
它对于高频应用而言，是一个非常重要的参数。
反向电容Cj越小，说明器件交流响应能力更好，适合于高频应用。
1.5 反向击穿电压 VR反向击穿电压VR是指二极管或PN结管在反向施加电压下，电子流大幅增加而发生冲击电离现象时的电压值。
反向击穿电压VR高，说明器件耐压能力强。
2. 交流参数2.1 最大使用频率 fmax最大使用频率fmax是指半导体器件可靠工作的最高频率。
这个参数取决于器件工艺和封装方式等诸多因素，一般来说，当操作频率高于最大使用频率时，器件的工作可能会出现异常，如失真等。
2.2 开启时间 ton开启时间ton是指当半导体器件处于关状态转换至开状态所需的时间。
这个参数对于开关型半导体器件而言非常重要，因为它决定了器件的开关速度，也反映了器件逆变特性。
2.3 关闭时间 toff与开启时间ton对应的，则是关闭时间toff，即当半导体器件处于开状态转换至关状态所需的时间。
半导体器件结构、原理与参数
原子结构的简化模型
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
图1.1.1 硅或锗的 简化原子结构模型
+4
+4
+4
图1.1.2 硅或锗晶体的共价健 结构示意图
半导体器件结构、原理和参数
1.1.1 本征半导体
●本征半导体
通常把非常纯净的、几乎不含杂质的且结构 完整的半导体晶体称为本征半导体。
在T=0K（相当于—273oC）时半导体不导电， 如同绝缘体一样。
如温度升高，如在室温条件下，将有少数价 电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成 为自由电子，其载流子的数量很少（自由电子的 数量）导电能力很弱。
半导体器件结构、原理和参数
束缚电子 本征激发 空穴、电子对 两种载流子： 电子与空穴载流子 产生与复合 动态平衡 载流子浓度与T有关
物质可分为： 导体：<=10-4Ω.cm 如：铜，银，铝
绝缘体：=109Ω.cm 如：橡胶，塑料 半导体其导电能力介于上面两者之间，一般 为四价元素的物质，即原子最外层的轨道上均有 四个价电子,所以称它们为4 价元素。
半导体有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）等； 化合物半导体：砷化镓（GaAs）等
Rc
b
+ VCC
-
IB Rb
-
VBB +
IC
c
e
IE
Rc
-
VCC +
（a）
（b）
图1.3.4 三极管的直流供电电路之二 （a）NPN型三极管的直流供电电路 （b）PNP型三极管的直流供电电路
半导体器件主要参数
浪涌电流与脉冲时间的关系 不同脉冲时间t 所对应的浪涌
电流也是不一样的，浪涌脉冲越宽， 器件所能承受的浪涌电流越小上式 中ITSM（t）为脉冲时间t所对应的浪 涌电流值, ITSM（10）为10ms 的波浪涌电流值, t为脉冲时间。
I2t 曲线 不同时间t所对应的I2t也可通
过下式计算得出： I2t（t） = I2t（10）×t/10 上式式中I2t（10）为10ms 正弦半 波I2t 值，t 为正弦宽度。
由于浪涌电流与周波数的关 系、浪涌电流与脉冲时 间的关系、I2t 曲线等都有很清楚的函数关系，因此，有时我们不一定提供这三条曲 线。
订购时没有提出特别的匹配要求，则订购作串联运行的器件将在样本规定的试验条件 下允差200 mC 范围内提供。
串并联运行 串并联运行时的选配是既重要又
繁琐的工作，我们将与每一位用户商定 切实可行的选配方案。
特性曲线 为了将硅机组设计得更加合理、更
为经济，建议设计工程师能充分利用本 所提供的特性曲线。这些特性曲线已成活页资料，欢迎选用。
图2－2 是表示浪涌电流、过载电流和重复峰值 电流关系的示意图。
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电力电子事业部
熔断器配合I2t 样本中给出熔断时间为10ms 时的I2t 数据。
TEG与国内许多熔断器制造厂家保持有密切的联 系，能推荐用于保护半导体器件所需的熔断器或 熔断器组件。
反向重复峰值电压VRRM 断态重复峰值电压VDRM(晶闸管)
下面以KPA 1400-28晶闸管为例介绍一组特性曲线。
正向伏-安曲线（整流管） 通态伏-安曲线（晶闸管）
半导体器件芯片常用型号参数特性解析大全(精)
半导体器件常用型号参数解析一、半导体二极管参数符号及其意义CT---势垒电容Cj---结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容Cjv---偏压结电容Co---零偏压电容Cjo---零偏压结电容Cjo/Cjn---结电容变化Cs---管壳电容或封装电容Ct---总电容CTV---电压温度系数。
在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比CTC---电容温度系数Cvn---标称电容IF---正向直流电流（正向测试电流）。
锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流IF（AV）---正向平均电流IFM（IM）---正向峰值电流（正向最大电流）。
在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。
发光二极管极限电流。
IH---恒定电流、维持电流。
Ii--- 发光二极管起辉电流IFRM---正向重复峰值电流IFSM---正向不重复峰值电流（浪涌电流）Io---整流电流。
在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流IF(ov)---正向过载电流IL---光电流或稳流二极管极限电流ID---暗电流IB2---单结晶体管中的基极调制电流IEM---发射极峰值电流IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流ICM---最大输出平均电流IFMP---正向脉冲电流IP---峰点电流IV---谷点电流IGT---晶闸管控制极触发电流IGD---晶闸管控制极不触发电流IGFM---控制极正向峰值电流IR（AV）---反向平均电流IR（In）---反向直流电流（反向漏电流）。
在测反向特性时，给定的反向电流；硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流；稳压二极管在反向电压下，产生的漏电流；整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。
半导体器件参数(精)
《党政领导干部选拔任用工作条例》知识测试题（二）姓名：单位：职务：得分：一、填空题（每题1分，共20分）：1、《党政领导干部选拔任用工作条例》于年月发布。
2、《党政领导干部选拔任用工作条例》是我们党规范选拔任用干部工作的一个重要法规，内容极为丰富，共有章条。
3、干部的四化是指革命化、知识化、年轻化、专业化。
4、，按照干部管理权限履行选拔任用党政领导干部的职责，负责《条例》的组织实施。
5、党政领导班子成员一般应当从后备干部中选拔。
6、民主推荐部门领导，本部门人数较少的，可以由全体人员参加。
7、党政机关部分专业性较强的领导职务实行聘任制△I称微分电阻RBB---8、政协领导成员候选人的推荐和协商提名，按照RE---政协章程和有关规定办理。
Rs(rs----串联电阻Rth----热阻结到环境的热阻动态电阻本机关单位或本系统rδ---衰减电阻r(th---Ta---环境温度Tc---壳温td---延迟时间、对决定任用的干部，由党委（党组）指定专人同本人tg---电路换向关断时间12Tj---和不同领导职务的职责要求，全面考察其德能勤绩廉toff---。
tr---上升时间13、民主推荐包括反向恢复时间ts---存储时间和温度补偿二极管的贮成温度p---发光峰值波长△λη---15、考察中了解到的考察对象的表现情况，一般由考察组向VB---反向峰值击穿电压Vc---整流输入电压VB2B1---基极间电压VBE10---发射极与第一基极反向电压VEB---饱和压降VFM---最大正向压降（正向峰值电压）、正向压降（正向直流电压）△政府、断态重复峰值电压VGT---门极触发电压VGD---17、人民代表大会的临时党组织、人大常委会党组和人大常委会组成人员及人大代表中的党员，应当认真贯彻党委推荐意见VGRM---门极反向峰值电压，带头（AV履行职责交流输入电压最大输出平均电压C 和国家有关法律、法规制定的。
中心电压Vp---峰点电压VR---反向工作电压（反向直流电压）反向峰值电压（最高测试电压）V2、参照执行《党政领导干部选拔任用工作条例》有关规定的单位有击穿电压CD Vth---阀电压（门限电压）反向重复峰值电压（反向浪涌电压）VRWM---反向工作峰值电压社团组织V v---谷点电压Vz---稳定电压△Vz---稳压范围电压增量3、在年度考核、干部考察中，民主测评不称职票超过（A）二、双极型晶体管参数符号及其意义Cc---集电极电容Ccb---集电极与基极间电容发射极接地输出电容Ci---输入电容共基极输入电容Cie--- B考察材料 C证明材料共发射极开路输入电容Cn---中和电容（外电路参数）输出电容Cob---共基极输出电容。
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《半导体器件数值分析》课程论文姓名：学号：专业班级：指导老师：关于太阳能电池的研究摘要：太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。
它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。
在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。
关键词：太阳能电池的原理、特性、参数正文：一、太阳能电池的原理：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
光—热—电转换光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。
前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样。
太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。
因此，只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
光—电直接转换太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。
黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波，如红外线、紫外线、可见光等等。
当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。
射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。
但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光电效应于射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光电效应的阈值时，电流才能产生。
能够使半导体产生光电效应的光的最大波长同该半导体的禁带宽度相关，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光电效应。
太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。
按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。
其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。
对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1% 太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。
半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N 型半导体，再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)，与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。
此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的原理。
简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。
由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。
太阳能电池的充电发展太阳能电池应用在消费性商品上，大多有充电的问题，过去一般的充电对象采用镍氢或镍镉干电池，但是镍氢干电池无法抗高温，镍镉干电池有环保污染的问题。
超级电容发展快速，容量超大，面积反缩小，加上价格低廉，因此有部份太阳能产品开始改采超级电容为充电对象，因而改善了太阳能充电的许多问题：1.充电较快速，2.寿命长5倍以上，3.充电温度范围较广，4.减少太阳能电池用量(可低压充电)。
二、太阳能电池的基本特性：太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电环保电池的伏安特性三个基本特性。
具体解释如下1、太阳能电池的极性硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型;N和P，表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。
太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。
2、太阳电池的性能参数太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。
这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
3 太阳能电池的伏安特性P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。
当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。
能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg，大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。
因此，在太阳能电池的设计和制造过程中，必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
三、太阳能电池的性能参数：1、开路电压开路电压UOC：即将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。
2、短路电流短路电流ISC：就是将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流值。
3、最大输出功率太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。
如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。
此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im表示。
4、填充因子太阳能电池的另一个重要参数是填充因子FF（fill factor），它是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。
FF：是衡量太阳能电池输出特性的重要指标，是代表太阳能电池在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。
FF 的值始终小于1。
串、并联电阻对填充因子有较大影响。
串联电阻越大，短路电流下降越多，填充因子也随之减少的越多；并联电阻越小，其分电流就越大，导致开路电压就下降的越多，填充因子随之也下降的越多。
5、转换效率太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。
太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数，它与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关。
四、太阳能电池的组件：太阳能电池组件构成及各部分功能——1）钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的： 1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理。
2） EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。
主要粘结封装发电主体和背板。
3）电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。
晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池片成本很高；薄膜太阳能电池，消耗和电池成本很低，弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，但相对设备成本较高，光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，如计算器上的太阳能电池。
4）背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大部分组件厂家都是质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。
）5）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用。
6）接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接，线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。
7）硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。
五、太阳能电池的发展：太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的太阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
中国对太阳能电池的研究开发工作高度重视，早在七五期间，非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题；八五和九五期间，中国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。
2003年10月，国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划，发改委"光明工程"将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用，计划到2015年全国太阳能发电系统总装机容量达到300兆瓦。
中国已成为全球光伏产品最大制造国，中国即将出台的《新能源振兴规划》，中国光伏发电的装机容量规划为2020年达到20GW，是原来《可再生能源中长期规划》中1.8GW的10多倍。
太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。
但是在现阶段，它的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。
但从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。
参考文献：[1] 师宇腾.太阳能光伏阵列模拟器综述.电源技术.2012.2[2] 董振利.基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D].合肥：合肥工业大学，2007[3] 刘志强.10kW光伏并网逆变器的研制[D].北京：北方工业大学，2011[4] 赵玉文.太阳能光伏技术的发展概况.第五届全国光伏技术学术研讨会论文集.1998[5] 林安中,王斯成.国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景.太阳能学报,增刊. 1999：68-74[6] 周德佳.太阳能光伏发电技术现状及其发展,电气应用. 2007。