半导体器件寿命影响因素分析及处理方法
半导体器件寿命影响因素分析及处理方法
摘要：随着半导体器件的广泛使用，其寿命指标受到业界普遍关注。半导体器
件寿命的延续是一种性能退化过程，最终导致失效。造成这种退化的原因很多，
如人为使用不当、浪涌和静电击穿等，但通过一定的预防措施和增加必要的附加
电路可以有效延长半导体器件的寿命。
关键词：半导体器件；寿命；处理办法
作为现代信息社会基础的半导体材料和器件有着相当重要的地位，半导体电
子器件本身就具有很多不错的优点，不管是在工业上，还是在电力设备当中，半
导体电子器件的应用越来越多。可是，半导体电子器件也是存在着或多或少的不
足之处，再加上自身的特点，所以在设计使用的时候要注意。电子元器件是产品
的最小组成部分, 其可靠性高低直接影响着在此基础上设计的产品可靠性。尤其
是微电子技术的发展使得集成电路的可靠性愈来愈重要, 若其可靠性得不到保证,
不仅影响最终产品的可靠性, 还会影响研制进度、信誉及经济效益。
1 半导体电子器件的发展
随着科学技术的快速发展，电子器件的功能也就越来越强大了。人类的发展
对器件的需求也推动了半导体器件的发展，而半导体的发展又带动了器件的发展。
1)真空电子管。关于真空电子管的意思是指把电子引导进入真空的环境之中，用加在栅极上的电压去改变发射电子阴极表面附近的电场从而控制阳极电流大小，由此来把信号放大。真空电子管的材料有钨、钼、镍、钡锶钙氧化物等等，再以
真空电子学为理论依据，利用电子管制造工艺来完成工作。
2)固体晶体管。固体晶体管具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制
等多种功能。固体晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关不同，固体晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关
速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。
2 半导体器件的退化和失效
大量试验表明，半导体器件的失效随时间的统计分布规律呈浴盆状，失效期
包括早期的快速退化失效、中期的偶然失效与后期的快速损耗失效。早期快速失
效一般是由半导体材料本身原因造成；中期偶然失效期的时域较宽，在此期间导
致半导体器件失效的原因具有一定的偶然性；后期失效概率较高，主要由各种损
耗积累与综合爆发引起。由此可知，只要通过初期的严格筛选，同时加强质量管
理和改进生产工艺，防止偶然失效，半导体器件就能获得较长的寿命。如图所示。
3 半导体器件寿命影响因素及预防措施
PN 结是半导体器件的核心，对电压冲击的承受能力很差，一旦被击穿，便无法产生非平
衡载流子。在使用过程中，半导体器件的损坏多半是由浪涌或静电击穿造成的。浪涌是一种
突发性的瞬间电信号脉冲，具有很强的随机性，一般表现为尖脉冲，脉宽很窄，但峰值较高，容易使半导体器件瞬时过压造成PN 结击穿，即使不致于一次性使半导体器件产生完全失效，但在多次浪涌的冲击下也会加速它的性能退化和最终失效。在电路的使用过程中，出现比较
多的浪涌是开启或关断电源时抑或器件接触不良时产生的电压/ 电流冲击，以及由于电网波
动或其它大功率电器启动而产生的电压/ 电流冲击。另外，静电也是造成PN 结损坏或击穿的
重要原因。
1)短路保护开关。为半导体器件并联一个电阻较小的短路保护开关是一种简单的消浪涌
方法。当需要启动半导体器件电源时，先闭合短路保护开关，让启动电源瞬间产生的浪涌经
短路保护开关放电，待电源工作稳定后，断开短路开关，稳定的电源便可正常工作于半导体
载流子寿命
载流子寿命 半导体中的非平衡载流子寿命是半导体的一个基本特性参数，它的长短将直接影响到依靠少数载流子来工作的半导体器件的性能，这种器件有双极型器件和p-n结光电子器件等。但是，对于在结构上包含有p-n结的单极型器件（例如MOSFET）也会受到载流子寿命的影响。 非平衡载流子寿命主要是指非平衡少数载流子的寿命。影响少子寿命的主要因素是半导体能带结构和非平衡载流子的复合机理；对于Si、Ge、GaP等间接禁带半导体，一般决定寿命的主要因素是半导体中的杂质和缺陷。 对于少子寿命有明显依赖关系的电子器件特性，主要有双极型器件的开关特性、导通特性和阻断特性；对于光电池、光电探测器等之类光电子器件，与少子寿命直接有关的特性主要有光生电流、光生电动势等。 （1）少子寿命对半导体器件性能的影响： ①双极型器件的开关特性与少子寿命的关系： 双极型器件的开关特性在本质上可归结为p-n结的开关性能。 p-n结的开关时间主要是关断时间，而关断时间基本上就是导通时注入到扩散区中的少子电荷消失的过程时间（包括有存储时间和下降时间两个过程）。少子寿命越短，开关速度就越快。因此，为了提高器件的开关速度，就应该减短少子寿命。 ②器件的阻断特性与少子寿命的关系： 半导体器件在截止状态时的特性——阻断特性，实际上也就是p-n结在反向电压下反向漏电流大小的一种反映。因此，这里器件的阻断特性不单指双极型器件，而且也包括场效应器件在内。 p-n结的反向漏电流含有两个分量：一是两边扩散区的少子扩散电流，二是势垒区中复合中心的产生电流；这些电流都与少子寿命有关，载流子寿命越长，反向漏电流就越小，则器件的阻断特性也就越好。当载流子寿命减短到一定程度时，反向电流即大幅度地上升，就会产生反向电流不饱和的“软”的阻断特性。 一般，硅p-n结的反向漏电流主要是势垒区复合中心的产生电流，因此载流子的产生寿命将严重地影响到器件的阻断特性。所以注意工艺控制，减小杂质和缺陷的不良影响，对于提高器件的阻断特性至关重要。 总之，为了获得良好的器件阻断特性，要求器件应该具有较长的少数载流子寿命。为此，
半导体器件(附答案)
第一章、半导体器件（附答案） 一、选择题 1．PN 结加正向电压时，空间电荷区将 ________ A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 2．设二极管的端电压为 u ，则二极管的电流方程是 ________ A. B. C. 3．稳压管的稳压是其工作在 ________ A. 正向导通 B. 反向截止 C. 反向击穿区 4．V U GS 0=时，能够工作在恒流区的场效应管有 ________ A. 结型场效应管 B. 增强型 MOS 管 C. 耗尽型 MOS 管 5．对PN 结增加反向电压时，参与导电的是 ________ A. 多数载流子 B. 少数载流子 C. 既有多数载流子又有少数载流子 6．当温度增加时，本征半导体中的自由电子和空穴的数量 _____ A. 增加 B. 减少 C. 不变 7．用万用表的 R × 100 Ω档和 R × 1K Ω档分别测量一个正常二极管的正向电阻，两次测 量结果 ______ A. 相同 B. 第一次测量植比第二次大 C. 第一次测量植比第二次小 8．面接触型二极管适用于 ____ A. 高频检波电路 B. 工频整流电路 9．下列型号的二极管中可用于检波电路的锗二极管是： ____ A. 2CZ11 B. 2CP10 C. 2CW11 D.2AP6 10．当温度为20℃时测得某二极管的在路电压为V U D 7.0=。若其他参数不变，当温度上 升到40℃，则D U 的大小将 ____ A. 等于 0.7V B. 大于 0.7V C. 小于 0.7V 11．当两个稳压值不同的稳压二极管用不同的方式串联起来，可组成的稳压值有 _____ A. 两种 B. 三种 C. 四种 12．在图中，稳压管1W V 和2W V 的稳压值分别为6V 和7V ，且工作在稳压状态，由此可知输 出电压O U 为 _____ A. 6V B. 7V C. 0V D. 1V
影响电解电容寿命的因素
关于影响APC秀康系列40KV AUPS电容容值下降的原因分析报告 贵部门的APC秀康系列40KV A-UPS中的BUS总线电路中的核心部件铝电解电容，主要是用于平滑、储存能量和整流后的滤波。 经检测正BUS总线电容为4850UF，平均值才达到1212UF，而准确值为2000UF到2200UF之间。目前只能达到55%左右。负BUS总线电容为5200UF平均值才达到1300UF，而准确值为2000UF到2200UF之间。目前只能达到60%左右。因此影响整机的帯载功率和其他部件的温升升高和加速部件的老化。从而影响其他部件的寿命，也造成电容恶性循环容值下降的重要原因。而影响电容容值下降和老化的因素如下： 1.电解电容的寿命取决于其内部温度。 从APC秀康系列UPS的设计角度，安装工艺及电容的底部没有安装散热器，只简单的用固定支架固定，影响了电容的寿命和稳定性。而对UPS电源来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。 2.BUS总线上瞬间浪涌电压导致电解电容的非正常失效 如极低的温度，电容温升（环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。这些因素引起电解电容失效和容值下降。 电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。 电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电压是经常出现的。尤其我国幅员辽阔，各地电网复杂，因此，交流电网很复杂，经常会出现超出正常电压的30%，在额定电压的1.34倍电压下，2小时后电容会出现漏液冒气，顶部冲开。根据统计和分析，与电网接近的通信开关电源PFC或BUS输出电解电容的失效，主要是由于电网浪涌和高压损坏。 3 .电解液影响寿命分析 电容正常的失效，电解电容的寿命与温度有指数级的关系。因使用非固态电解液，电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速度，由此导致的电气性能降低。这些参数包括电容的容值，漏电流和等效串联电阻（ESR）。 参考RIFA公司预计寿命的公式： PLOSS = (IRMS)2x ESR（1） Th = Ta + PLOSS x Rth（2） Lop = A x 2Hours（3） B = 参考温度值（典型值为85 ℃） A = 参考温度下的电容寿命（根据电容器直径的不同而变化） C = 导致电容寿命减少一半所需的温升度数 从上面的公式中，我们可以明显的看到，影响电解电容寿命的几个直接因素：纹波电流(IRMS)和等效串联电阻值（ESR）、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）。电容内部温度最高的点，叫热点温度（Th）。热点温度值是影响电容工作寿命的主要因素。而下列因素又决定了热点温度值实际应用中的外界温度（环境温度Ta）, 从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）和由交流电流引起的能量损耗（PLOSS）。电容的内部温升与能量损耗成线形关系。 电容充放电时，电流在流过电阻时会引起能量损耗，电压的变化在通过电介质时也会引起能量损耗，再加上漏电流造成的能量损耗，所有的这些损耗导致的结果是电容内部温度升高。 4.影响寿命的应用因素
耐热金属材料机械性能影响因素
耐热金属材料机械性能影响因素 摘要：本文主要根据实践经验进行研究分析，对金属材料的机械性能所产生的影响一般具有几方面的重要因素，例如，蠕变极限、焊接工艺、在金属材料当中所产生的化学成分等，所以通过对这些因素的分析，提出了相应的解决措施。 关键词：耐热金属材料；机械性能；蠕变极限；化学成分 引言 在很多企业中譬如说航空、电力、冶金、化工、石油等，这些行业中材料都是在比较高的温度背景下运行，所以必须利用耐高温的金属原料。在耐高温的金属原料的运行背景下，耐高温的金属原料必须具备以下两个方面的性能，金属原料在高温下具有稳定的化学性和高温强度。必须要仔细研习解析耐高温原料的影响元素，才能根据原因运用适当的方法以便提升耐高温金属原料的机械能力。 一、探讨耐热金属材料机械性能影响原因的意义 如果从耐热金属材料所使用的环境观察，其性能主要包括在两个方面，也就是它的高温强度以及它的化学稳定性能。但是，如果要是针对耐热金属材料，就必须要认真的分析研究它主要的影响因素，再根据具体原因采用相应的解决措施，从而提高金属材料的性能。耐热材料指的是具有蠕变变形小、断裂强度高等特点，同时在正常的使用过程中必须要具有一定的稳定性。然而在使用耐热材料的一些设备时，其设计概念却产生了一定的变化，曾经把坚决不破坏的设计思想是作为一个安全寿命进行设计的，从思想上主要是以安全设计以及允许损伤设计进行转变的。所谓运行安全设计指的是当局部材料出现破损时，其余下的部分仍然可以承受起破损部位的应力，而不会导致全部的零件出现破损情况，而设计允许损伤时主要是通过假设情况下出现裂纹，而当裂纹在扩展期间内的设备则仍然可以继续使用，对此，基于这种思想变化，对于开发者在设计考虑方法时就必须要做相应的转变，也就是要从一种材料的耐高温度以及对它蠕变的强度极限选择材料，找对方向。 二、耐热金属材料的性能特点 一般耐热的金属材料通常是与能源相关的条件下相互作用的，主要可以分成两种，（1）在静止状态下所应用的部件，例如有喷钼、材料电池电解质、透平叶片、人造卫星使用的热防护板等，但是如果根据卡诺循环基理观察，如果是有关能源的使用材料其温度越高，它的使用效率也会越高，当应用棱聚变能的状态时，如果所使用的温度过高时，其要求也会越高。（2）有动作机械部件，也就是透平喷气发动机可以对其使用离心力的部件。它的具体要求就是必须要具有蠕变性能以及抗氧化的性能。此外，如果要更好的使用自然能源，在各方面的要求上也会更为严格，如果要使用复合材料，也就是这种耐热结构的材料。通常情况下，如果金属材料在一定的室温下，其变形以及塑性主要是根据位错运动实现的，一般晶界的强调会很高，所以当位错运动时它就会具有很大阻力，因此，在室温下的
半导体器件物理 试题库
半导体器件试题库 常用单位： 在室温（T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 （一）名词解释题 杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用，通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度， 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。 晶向： 晶面： （二）填空题 1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。 3．点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4．线缺陷，也称位错，包括 、 两种。 5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带 向 弯曲。 6．能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。
9．在Si-SiO 2系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P 型半 导体，当温度升高时，费米能级向 移动。 （三）简答题 1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用？ 3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？ 4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？ （四）问答题 1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ （五）计算题 1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。 2．掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ，已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3，由此计算： （a ）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b ）该样品的少子浓度是多少？ （c ）未离化杂质浓度是多少？ （d ）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si ，实验测得430 4.510 cm n -=?，153510 cm D N -=?， （a ）该半导体是N 型还是P 型的？ （b ）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c ）样品的电导率是多少？ （d ）计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4．室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?，1931.110 cm v N -=?，0.026 eV B k T =，禁带 宽度 1.12 eV g E =，如果忽略禁带宽度随温度的变化
《半导体器件》习题及参考答案
第二章 1 一个硅p －n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结，a=1019cm -4，n 型一侧为均匀掺杂，杂质浓度为3×1014cm －3，在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm，求零偏压下的总耗尽层宽度、内建电势和最大电场强度。 解：)0(,22≤≤-=x x qax dx d p S εψ )0(,2 2n S D x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22 ≤≤--=- =E x x x x qa dx d x p p S εψ n n S D x x x x qN dx d x ≤≤-=- =E 0),()(εψ x ＝0处E 连续得x n ＝1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm ?? =--=-n p x x bi V dx x E dx x E V 0 516.0)()( m V x qa E p S /1082.4)(25 2max ?-=-= ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。 2 一个理想的p-n 结，N D ＝1018cm －3，N A ＝1016cm －3，τp＝τn＝10－6s ，器件的面积为1.2×10－5cm －2，计算300K 下饱和电流的理论值，±0.7V 时的正向和反向电流。 解：D p ＝9cm 2/s ，D n ＝6cm 2/s cm D L p p p 3103-?==τ，cm D L n n n 31045.2-?==τ n p n p n p S L n qD L p qD J 0 + =
I S =A*J S =1.0*10-16A 。 ＋0.7V 时，I ＝49.3μA ， －0.7V 时，I ＝1.0*10-16A 3 对于理想的硅p +-n 突变结，N D ＝1016cm －3，在1V 正向偏压下，求n 型中性区内存贮的少数载流子总量。设n 型中性区的长度为1μm，空穴扩散长度为5μm。 解：P ＋ >>n ，正向注入：0)(2 202=---p n n n n L p p dx p p d ，得： ) sinh() sinh() 1(/00p n n p n kT qV n n n L x W L x W e p p p ---=- ??=-=n n W x n n A dx p p qA Q 20010289.5)( 4一个硅p +-n 单边突变结，N D ＝1015cm －3，求击穿时的耗尽层宽度，若n 区减小到5μm，计算此时击穿电压。 解：m V N E B g c /1025.3)1 .1E )q ( 101.148 14 32 1S 7 ?=?=（ ε V qN E V B C S B 35022 == ε m qN V x B B S mB με5.212== n 区减少到5μm 时，V V x W x V B mB mB B 9.143])(1[2 2 /=--＝ 第三章 1 一个p +-n-p 晶体管，其发射区、基区、集电区的杂质浓度分别是5×1018，1016，1015cm －3，基区宽度W B 为1.0μm，器件截面积为3mm 2。当发射区－基区结上的正向偏压为0.5V ，集电区－基区结上反向偏压为5V 时，计算
电容器的实际使用寿命资料讲解
电容器的实际使用寿 命
对电力电容器的实际使用寿命与使用条件的关系作了分析，找出了影响电容器实际使用寿命的因素，并提出了相应的解决办法。 关键词：电力电容器；使用寿命；使用条件 1 前言 电力电容器的实际使用寿命一直是广大用户和制造厂共同关心的。电力电容器的制造厂家是按照所生产的电容器能在国家标准和相关技术条件规定的使用条件下90％的产品能可靠地运行20～30年的要求进行设计、生产的。但实际情况是，同样的电容器由于实际的使用条件不同，其实际的使用寿命相差悬殊，为此有必要对此作一些分析。 2 电容器在电网中实际的连续工作电压与使用寿命的关系 众所周知在电容器介质上的额定工作场强与其它电器相比是比较高的。所以在我国GB/T11024．1-2001中明确规定，电容器的额定工作电压是电容器容许在电网中连续工作的最高电压。如果电容器在标准规定的额定电压及以下运行，电容器产品90％能可靠地在网上运行20年，如果在高于其额定电压的电压下连续运行，电容器的实际使用寿命就将大大缩短，可靠性也将因电老化而下降。电力电容器的实际使用寿命与实际工作电压的关系通常可以用式(1)表示： tN=tp(Up/UN)a (1) 式中：tN--电容器的额定寿命(设tN＝20年)。 tP一电容器的实际使用寿命。
Up一电容器在电网中的实际连续工作电压。 UN一电容器的额定电压。 a--系数，对于全膜电容器a=9 通过式(1)，我们可以分别求出在不同的实际工作电压Up，下电容器的实际使用寿命tp，见表1和图1。 从表1和图1中可以看出，如果电容器在高于其额定电压的电压下长期连续地运行，由于电老化的作用其实际使用寿命的就会大大缩短。虽然，电容器是可以在高于其额定电压的电压，例如：1．03UN，1．05UN，1．1UN下作非连续的几个小时的运行，但决不能在高于其额定电压的电压下作连续长期的运行，不然将大大缩短电容器的实际使用寿命和可靠性，是得不偿失的。对此，希望能引起广大电容器用户的注意，千万不要使电容器在高于其额定电压的电压下连续运行。 3 电容器的使用寿命与环境温度的关系 在每一台电容器的标牌上都标有其温度类别，例如："-40／A"，这就表示这台电容器可以投入电网运行的最低环境温度是-40℃。而这台电容器可以连续运行的最高环境温度为：lh平均最高温度为40℃，24h平均最高温度为30℃，年平均最高温度为20℃。这是因为在低温下，电容器内部浸渍剂的粘度增大，内部电压降低，电容器耐电能力下降。在低于其允许最低温度的温度下投入运行，很可能会在电容器内部引发局部放电，从而加速其电老化而降低电容器的实际使用寿命。而另一方面，如果电容器长期在高于其最高允许的温度下运行，又会加速电容器的热老化。因而一方面要选用其温度类别与实际的运行环
常用半导体器件
第4章常用半导体器件 本章要求了解PN结及其单向导电性，熟悉半导体二极管的伏安特性及其主要参数。理解稳压二极管的稳压特性。了解发光二极管、光电二极管、变容二极管。掌握半导体三极管的伏安特性及其主要参数。了解绝缘栅场效应晶体管的伏安特性及其主要参数。 本章内容目前使用得最广泛的是半导体器件——半导体二极管、稳压管、半导体三极管、绝缘栅场效应管等。本章介绍常用半导体器件的结构、工作原理、伏安特性、主要参数及简单应用。 本章学时6学时 4.1 PN结和半导体二极管 本节学时2学时 本节重点1、PN结的单向导电性； 2、半导体二极管的伏安特性； 3、半导体二极管的应用。 教学方法结合理论与实验，讲解PN结的单向导电性和半导体二极管的伏安特性，通过例题让学生掌握二半导体极管的应用。 4.1.1 PN结的单向导电性 1. N型半导体和Ｐ型半导体 在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 2.PN结的单向导电性 当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN结变窄,而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,视为截止(不导通)。 4.1.2 半导体二极管 1.结构 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。 2. 二极管的种类 按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种，点接触型二极管（一般为锗管）其特点是结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用高频电路的检波或小电流的整流，也可用作数字电路里的开关元件；面接触型二极管（一般为硅管）其特点是结面积大，结电容大，允许通过的电流较大，适用于低频整流；硅平面型二极管，结面积大的可用于大功率整流，结面积小的，适用于脉冲数字电路作开关管。
影响材料吸声性能的因素
离心玻璃棉的建筑声学特征及应用 离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,就是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,有利于提高语言清晰度,也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉,不但起到良好的保温作用,还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能,有利于隔绝噪声,也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用,有利于降低管道中气流与机械振动产生的噪声,使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性,可以作为楼板减振垫层的主要材料,显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。? 离心玻璃棉的声学特性不但与厚度与容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉 相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品 对比,以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。 一、建筑声学的基本概念 1)声音???物体的振动产生“声”,振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音,声音就是物理现象,不同的声音人们有不同的感受,相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞,但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,她人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其她物理声学,主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及的问题不局限于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。? 人耳的听觉下限就是0db,低于15dｂ的环境就是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村 的夜晚大多就是25-3０ｄb,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其她感觉 一片宁静,这也就是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30－35dｂ,如果您住在繁华的闹市区或就是交通干线附近,将不得不忍受40-50ｄb(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居就是一位不通情达理的人,夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约就是6０-7０db,大声呼喊可达１00db。 在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音将达到70-80db,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般就是１２０db,超过120dｂ的声音会造成听觉器官的损伤,140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过1２0ｄb的声音。?人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉１dｂ的声音变化,3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10ｄb时,较小的声音因掩蔽而难于被听到与理解,由于掩蔽效应,在90-10０db的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围就是2０-20kｈz。人耳耳道类似一个２-3cm的小管,由于频率共振的原因,在200０-3００0ｈz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言与交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为,50０hz以下为低频,５00ｈz-２0０0hz为中频,2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频与高频的声音响。? 2)频率特性??声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量与描述声音频率特性,人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程与1/3倍频程。倍频程的中心频率就是3１、5、63、125、250、５00、１k、２ｋ、４k、８k、１6kｈz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍,因此被称为倍频程,而且后一个频率的频率带宽也就是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下,将频率更细地划分,形成1/3倍频程,也就就是把每个倍频程再划分成三个频带,中心频率就是２0、31、5、4０、5０、６3、８0、１00、125、16０、200、250、31５、400、500、630、8０0、1ｋ、1、25ｋ、1、6k、2k、2、5ｋ、3、15k、4k、５ｋ、6、3k、8k、10k、12、5k、16k、２０ｋhz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的2１/３倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在10０hz到5khz。如果将声音的频 率分量绘制成曲线就形成了频谱。 对于各种建筑声学材料来讲,不同频率条件下声学性能就是不同的。有的材料具有良好的高频吸
电解电容寿命分析
电解电容寿命分析： 以下均为简要说明，如有不同看法，请直接点评，同时也为众多LED电源制造商找到一个长寿命的理由。哪些地方不对，请多指教！ 我们说一个电解的额定寿命多少小时，都是在其额定参数相同的工作环境下的实际寿命。同时也是设计寿命。 主要影响电解电容寿命的因素有以下几点：环境温度、电压、纹波电流、频率。 1、频率，首先请断定，使用的电解电容为高频电解电容。保证在频率一项不影响您电源的实际工作频率。 2、纹波电流：这个参数在电解规格书里可以查到额定的纹波电流，按照电源本身的纹波电流来选用合适的电解。 以上2项要考虑参数的余量，一般按照1.5倍计算足以。 下面是影响寿命的主要参数 3、环境温度：按照目前最普遍的电容寿命估算方法，实际工作温度比电容额定温度低10度，寿命增加1倍的理论。 额定温度105度，而实测温度为65度105-65=40度也就增加4倍。我们选用额定1万小时的电解电容，即95度时2万小时，85度时4万小时，75度时 8万小时，65度时16万小时，这16万小时暂时先记在这里。 4、工作电压：我们选用的电解额定为63V，实际工作37.2V，我们可以肯定寿命比额定要长，至于长了多少，我们先不管。 以上参数均为我公司的电解选用原则。 再分析一下电解电容的性能衰减特性。 我们说的一个电解电容的寿命结束了，其实并不是所有功能全部失效，而是开始衰减，直到满足不了电解在电路中所起到的作用。那么我们就要看电解在实际电路中所起到的作用，我先说2种用途，1是在PFC电路中，一个是在电源输出端做滤波使用，当电解性能衰减时，PF值会降低，但是即使降低到0.5（不加PFC电路），电源也是一样在工作，输出电流和电压丝毫不会受到影响。而做在输出端作为处理纹波的情况也是一样，只是输出纹波不断增大而已，而这个纹波对LED的确有很大影响，但是绝对不会立刻使LED失效。 所以，综上说述，我们做电源的要做到以下2点： 1、选用正品知名品牌的电解电容 2、设计电路时，充分考虑实际工作参数与电解参数的余量（转载）
影响金属材料疲劳强度的八大因素
影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响
半导体器件的贮存寿命
半导体器件的贮存寿命 时间:2008-09-03 08:34来源:可靠性论坛作者:张瑞霞，徐立生，高兆丰点击:1291次１引言高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小一个数量级 １引言 高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小 一个数量级，即小于１Ｆｉｔ。 国内航天用电子元器件有严格的超期复验规定，航天各院都有自己的相应标准，其内容大同小异［１］。半导体器件在Ι类贮存条件下的有效贮存期最早规定为３年，后放宽到４年，最近某重点工程对进口器件又放宽到５年，比较随意。同时规定，每批元器件的超期复验不得超过２次。 美军标规定对贮存超过３６个月的器件在发货前进行Ａ１分组、Ａ２分组以及可焊性检验［２］，并没有有效贮存期的规定。 在俄罗斯军用标准中，半导体器件的最短贮存期一般为２５年，器件的服务期长达３５年，和俄罗斯战略核武器的设计寿命３０年相适应。 然而，国内对于半导体器件的贮存寿命尤其是有效贮存期有着不同的解释，在认识上存在着误区。国内的超期复验的规定过严，有必要参考美、俄的做法加以修订，以免大量可用的器件被判死刑，影响工程进度，尤其是进口器件，订货周期长，有的到货不久就要复验，在经济上损失极大。 ２芯片和管芯的寿命预计 高可靠半导体器件通常采用成熟的工艺、保守的设计（余量大）、严格的质量控制、封帽前的镜检和封帽后的多项筛选，有效剔除了早期失效器件。用常规的寿命试验方法无法评估其可靠性水平，一般采用加速寿命试验方法通过阿列尼斯方程外推其MTTF，其芯片和管芯的寿命极长，通常大于１０８ｈ，取决于失效机构激活能和器件的使用结温。 随着工艺技术的进展，半导体器件的激活能每年大约增长３％。据报道１９７５年的激活能为０ ６ｅＶ，１９９５年增长到１ ０ｅＶ，其MTTF每隔１５年增长一倍，加速系数每隔５年增长一倍。 化合物半导体器件微波性能优越，可靠性高，自８０年代以来，在军事领域得到了广泛的
常用半导体器件
《模拟电子技术基础》 （教案与讲稿） 任课教师：谭华 院系：桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系 授课班级：2008电子信息专业本科1、2班 授课时间：2009年9月21日------2009年12月23日每周学时：4学时 授课教材：《模拟电子技术基础》（第4版） 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编 高教出版社 2009
第一章常用半导体器件 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。 （一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电 路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导 电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。
简述哪些因素对钢材性能有影响
三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。
半导体器件作业有答案
1．半导体硅材料的晶格结构是（A） A 金刚石 B 闪锌矿 C 纤锌矿 2．下列固体中，禁带宽度 Eg 最大的是（ C ） Ａ金属Ｂ半导体Ｃ绝缘体 3．硅单晶中的层错属于（ C ） Ａ点缺陷Ｂ线缺陷Ｃ面缺陷 4．施主杂质电离后向半导体提供（ B ），受主杂质电离后向半导体提供（ A ），本征激发后向半导体提供（ A B ）。 A 空穴 B 电子 5．砷化镓中的非平衡载流子复合主要依靠（ A ） A 直接复合 B 间接复合 C 俄歇复合 6．衡量电子填充能级水平的是（ B ） Ａ施主能级Ｂ费米能级Ｃ受主能级 D 缺陷能级 7．载流子的迁移率是描述载流子( A )的一个物理量；载流子的扩散系数是描述载流子( B ) 的一个物理量。 A 在电场作用下的运动快慢 B 在浓度梯度作用下的运动快慢 8．室温下，半导体 Si中掺硼的浓度为 1014cm－3，同时掺有浓度为 1.1×1015cm－3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级（ G ）；将该半导体升温至 570K，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级（ I ）。（已知：室温下，ni≈1.5×1010cm－3，570K 时，ni≈2×1017cm－3） A 1014cm－3 B 1015cm－3 C 1.1×1015cm－3 D 2.25×105cm－3
E 1.2×1015cm－3 F 2×1017cm－3 G 高于 Ei H 低于 Ei I 等于 Ei 9．载流子的扩散运动产生（ C ）电流，漂移运动产生（ A ）电流。 A 漂移 B 隧道 C 扩散 10. 下列器件属于多子器件的是（ B D ） Ａ稳压二极管Ｂ肖特基二极管Ｃ发光二极管 D 隧道二极管 11. 平衡状态下半导体中载流子浓度n0p0=ni2，载流子的产生率等于复合率，而当np 电容相关知识 电容的潜在危险及安全性 在电容充电后关闭电源，电容内的电荷仍可能储存很长的一段时间。此电荷足以产生电击，或是破坏相连结的仪器。一个抛弃式相机闪光模组由1.5V AA 干电池充电，看似安全，但其中的电容可能会充电到300V，300V 的电压产生的电击会使人非常疼痛，甚至可能致命。 许多电容的等效串联电阻 (ESR) 低，因此在短路时会产生大电流。在维修具有大电容的设备之前，需确认电容已经放电完毕。为了安全上的考量，所有大电容在组装前需要放电。若是放在基板上的电容器，可以在电容器旁并联一泻放电阻(bleeder resistor)。在正常使用的，泄放电阻的漏电流小，不会影响其他电路。而在断电时，泄放电阻可提供电容放电的路径。高压的大电容在储存时需将其端子短路，以确保其储存电荷均已放电，因为若在安装电容时,若电容突然放电，产生的电压可能会造成危险。 大型老式的油浸电容器中含有多氯联苯(poly-chlorinated biphenyl)，因此丢弃时需妥善处理，若未妥善处理，多氯联苯会进入地下水中，进而污染饮用水。多氯联苯是致癌物质，微量就会对人体造成影响。若电容器的体积大，其危险性更大，需要格外小心。新的电子零件中已不含多氯联苯。 在高电压和强电流下工作的电容有着超出一般的危险。 高电压电容在超出其标称电压下工作时有可能发生灾难性的损坏。绝缘材料的故障可能会导致在充满油（通常这些油起隔绝空气的作用）的小单元产生电弧致使绝缘液体蒸发，引起电容凸出、破裂甚至爆炸，而爆炸会将易燃的油弄的到处都是、起火、损坏附近的设备。硬包装的圆柱状玻璃或塑料电容比起通常长方体包装的电容更容易炸裂，而后者不容易在高压下裂开。 被用在射频电路中和长期在强电流环境工作的电容会过热，特别是电容中心的卷筒。即使外部环境温度较低，但这些热量不能及时散发出去，集聚在内部可能会迅速导致内部高热从而导致电容损坏。 在高能环境下工作的电容组，如果其中一个出现故障，使电流突然切断，其他电容中储存的能量会涌向出故障的电容，这就即有可能出现猛烈的爆炸。 高电压真空电容即使在正确的使用时也会发出一定的X射线。适当的密封、熔融（fusing）和预防性的维护会帮助减少这些潜在的危险。电容的潜在危险及寿命