关于半导体材料硅和砷化镓的钎焊
关于半导体材料硅和砷化镓的钎焊半导体材料种类繁多，但除硅与砷化镓外，工业上利用钎焊技术进行链接的并不多。
再者，半导体材料的特性与所含杂质的成分和数量有关。
两种材料之间必须保证是欧姆接触。
为了保证材料的性质不变，在钎焊过程中，钎焊温度必须低于母材的最高工作温度。
钎焊方法分两种：一种为普通软钎焊，即用钎料片放置于半导体材料和管壳或引线之间进行钎焊；另一种为共晶钎焊，即在半导体材料上覆盖多层金属膜，升温过程中金属膜之间互相扩散成共晶成分，当温度达到共晶熔化温度时，金属膜融化使半导体材料与管壳等连到一起。
半导体材料的钎焊一般都在保护气氛中进行。
钎焊温度通常不超过450℃。
半导体材料是电阻率介于导体（主要是金属）和非导体（电介质）之间的一类物质。
它们的点阻力介于10-4~109Ω·cm之间。
半导体材料的应用特性极大地依赖于其中所含的微量杂质。
若半导体材料中的杂质含量从10-9变到10-2，则它的电导率会变化数百万倍。
半导体材料的另一个特征是，它传导电流时不仅依靠电荷——电子，而且依靠在数量上与电子相等的正电荷——空穴。
电子导电性称为n型导电性，空穴导电性称为p型导电性。
具有半导体性质的材料种类繁多，按化学成分可分成六类。
1.元素半导体材料。
元素半导体材料有硼（B）、碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）和碘（I）等十二种元素。
硅、锗、硒是常用元素半导体材料。
硒是最早使用的元素半导体材料，主要用于制造硒整流器，硒光电池和静电复印半导体。
锗是一种稀有元素，是工业上最先实用化的半导体材料，由于在地壳中含量极少，大约为百万分之二，而且极为分散，因此料源十分贫乏。
锗的禁带宽度（0.67eV）比硅的宽度（1.08eV）小，因而锗器件的最高工作温度（≈100℃）较硅器件（≈250℃）低；锗的电阻率范围较硅小三个数量级；用于制造器件的品种少，不宜制作高反向耐压的大功率器件。
因此在半导体器件的应用上大部分已被硅代替。
硅是一种性能优越、资源丰富、工艺成熟和应用广泛的元素半导体材料。
从20世纪60年代开始称为主要半导体材料。
主要用于制造集成电路、晶体管、二极管、整流元件、光电池、粒子探测器等。
2.二元化合物半导体材料。
这类材料包括Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ-Ⅳ族、Ⅴ-Ⅳ族、Ⅴ-Ⅴ族、Ⅴ-Ⅵ族等化合物Ⅲ-Ⅴ族化合物有氮化镓（GaN）、磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）等；Ⅱ-Ⅵ族化合物有硫化镉（CdS）、硫化锌（ZnS）等；Ⅳ-Ⅳ族化合物有碳化硅（SiC）等；Ⅴ-Ⅳ族化合物如硒化铋（Bi2Se3）、Ⅴ-Ⅴ族化合物如锑化铋（BiSb）、Ⅴ-Ⅵ族化合物如碲化锑等。
在二元化合物半导体中，研究最多应用最广的是砷化镓。
它的禁带宽度比锗、硅都大，所以最高工作温度可达450℃；并且它的电子迁移率高，是高温、高频、抗辐射、低噪音器件的良好材料。
砷化镓的能带具有双能谷结构，适合于制作体效应器件。
砷化镓也是制作高效率激光器和红外线光源的良好材料，砷化镓还广泛用于制作其他微波器件，用砷化镓还可以制得高速集成电路。
3.固溶体半导体材料。
此种材料是指两种或两种以上的元素或化合物溶合而成的材料。
目前应用较多的是Ⅲ-Ⅴ族化合物或Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体。
前者有镓砷磷（CaAs、1-xPx）、镓铝砷（Ca、1-xAl x As）和铟镓磷（In、1-xGaxP）等；后者有碲镉汞（Hg、1-xCd x Te）等；4.氧化物半导体材料。
此种材料种类较多。
如氧化锰（MnO ）、氧化铬（Cr2O3）、氧化亚铁（FeO ）、氧化铁（Fe2O3）、氧化镍（NiO ）、氧化钴（CoO ）、氧化镁（MgO ）、氧化锌（ZnO ）及氧化锡（SnO2）等。
它们大多用于制造湿敏、气敏和热敏元件。
5.玻璃或非晶态半导体材料。
此种材料通常分为两类：氧化物玻璃半导体材料和硫化物玻璃半导体材料。
它们用于制作开关和记忆器件、固体显示器和太阳能电池等。
6.有机半导体材料。
如蒽、紫蒽酮、聚苯乙炔等。
硅的物理、化学特性硅的主要化学性质如下：硅在常温下稳定，易与氟发生作用。
在高温下硅能与氯、氧、水蒸气等作用，生成四氯化硅、二氧化硅。
硅在熔融状态下还能与氮、碳等反应生成氮化硅和碳化硅。
硅在常温下能与碱作用生成硅盐酸。
硅和硝酸、氢氟酸的混合液起作用生成可溶性的六氟硅酸综合物：Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO 3+2H 2↑ Si+4HNO 3+6HF=H 2[SiF 6]+4NO 2+4H 2O10%~30%的NaOH 溶液以及HNO 3+HF 混合液常用作硅的腐蚀液。
砷化镓的物理、化学特性。
砷化镓是目前除锗、硅之外研究和应用最广泛的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料。
与硅相比，砷化镓的禁带宽度大，又属于直接跃迁型，电子迁移率高，能带具有“双能谷”结构，是一硅的主要物质性质序号 项目 数值 单位 1 原子序数 14 — 2 晶体结构 金刚石 — 3 原子量 20.0855 — 4 晶格常数 0.542 nm 5（111）面间距 0.313 nm 6 （110）面间距 0.363 nm 7 （100）面间距 0.542 nm 8 原子半径 1.7×10-1 nm 9 本征电阻率 2.3×105 Ω·cm 10 相对介电常数11.7±0.2 — 11 密度 2.3289±0.00001 g/cm 3 12 线胀系数 2.33×10-6 1/K 13 凝固时体积膨胀 10% — 14 表面张力（熔点下）0.72 N/m 15 硬度 7 莫氏硬度 16 延展性 脆性 — 17 颜色 银白浓灰 — 18 熔点 1410 ℃ 19沸点2480℃种优良的半导体材料。
砷化镓的物理性质序号项目数值单位1 相对分子质量146.6 —2 电子密度 4.43×10221/cm33 晶体结构闪锌矿型—4 晶体常数0.56419 nm5 最近原子距离0.244 nm6 熔点1233 ℃7 在熔点时的离解压98066.5±33 Pa8 密度（20℃） 5.307 g/cm39 热导率（25℃）0.37 W/cm·K10 线胀系数 6.0×10-61/℃11 比热容23.1 J/kg·K12 熔解潜热10.5 千克/克分子13 表面张力（凝固点）0.45 N/m14 介电常数13.18 —15 显微硬度750±40 —16 折射率（0.56µ） 4.025 —17 功函数 4.71 eV18 器件最高工作温度450 ℃砷化镓的主要化学性质如下：1.砷化镓在常温下比较稳定，在500℃以上开始分解。
在1238℃（熔点）时的离解压为90kPa。
2.砷化镓在空气中加热到600℃时，开始生成有干涉色的氧化膜，此氧化膜的主要成分是β-Ga2O3。
由于砷化镓生成的氧化膜不能掩蔽杂质（如Zn等）的扩散，也不能阻止砷从GaAs体内向外扩散。
因此目前GaAs器件制造中主要是用淀积一层Si3N4或SiO2作为掩蔽膜。
硅器件钎焊技术硅器件用钎料对钎料的一般要求1.在直接钎焊时钎料与硅应具有良好的相容性、良好的导电性，并能形成低欧姆接触，即对n型硅或p型硅不会形成整流特性。
2.钎料于硅（或者硅器件的金属化层）应具有良好的润湿性和良好的导热性能，使器件热阻尽可能小。
3.钎料的钎焊温度应低于芯片制造的最低温度，保证芯片性能在钎焊过程中不被破坏；同时它又必须高于硅器件的最高储存温度。
4.钎焊料在加热过程中，不能产生有害物质沾污芯片。
目前用于芯片钎焊的钎料主要有两类：一类是金的合金系列；一类是铅锡合金系列。
前者性能优越；后者价格低廉。
钎料中各元素所作用如下：金（Au）：熔点为1064℃，可与硅形成低熔共晶，广泛用于硅器件的钎焊，金-硅钎料可用于温度较高的场合。
但金钎料与低掺杂n型硅易形成高阻层，故在用于npn型器件的钎料中常加入少量的Ⅴ族元素锑或砷。
锗（Ge）：熔点为937℃，能与Au形成低熔共晶。
金-锗钎料（Au88%，Ge12%）的熔点适中（356℃）。
铅（Pb）：熔点为328℃，由于熔点适中，可塑性好，并且在极低的温度（-60℃）下仍能保持优良的可塑性，是大部分钎料最主要的组分。
加进其他元素可改善其润湿性、流动性，或提高抗疲劳强度。
锡（Sn）：熔点为232℃，是钎料主要成分之一。
通常与铅、银或铟组成合金。
如铅中加入少量的锡，能细化铅的晶粒，增加铅的延展性和抗疲劳强度。
铟（In）：熔点为157℃，加入铅合金中，可提高其润湿性；也可起到降低钎料熔点的作用。
含铟合金的抗疲劳强度极佳。
银（Ag）：熔点为962℃，在铅锡铟钎料中，银常作为一种添加物，以提高其抗疲劳性。
硅器件常用钎料序号化学成分（质量分数，%）液相线/℃固相线/℃1 99Pb 1Sn 324 3232 97.5Pb 1.5Ag 1Sn 309 3093 95Pb 5Sn 314 3004 92.5Pb 2.5Ag 5In 296 2875 92.5Pb 2.5Ag 5In 310 2906 90Pb 5Ag 5In 292 —7 90Pb 10Sn 301 2688 65Sn 25Ag 10Sb 350 2309 67Sn 20Ag 13Sb 330 23010 88Au 12Ge 356 35611 80Au 20Sn 280 280。
半导体技术在微电子器件中的应用
半导体技术在微电子器件中的应用随着信息技术的不断发展，微电子领域的需求也越来越迫切。
半导体技术是微电子器件中最为重要的技术之一，它的应用范围非常广泛，能够广泛地应用于智能手机、平板电脑、电视机、计算机等现代化电子设备中。
本文将从半导体材料、工艺、封装等方面介绍半导体技术在微电子器件中的应用。
一、半导体材料半导体技术的发展离不开优质的材料，半导体材料是应用半导体技术的关键。
半导体材料包括硅、砷化镓、氮化镓等。
其中，硅是目前应用广泛的材料，大部分的芯片都使用硅材料制成。
砷化镓是硅的替代材料，它可以实现更快的运行速度，同样具有广泛的应用前景。
氮化镓是一个新兴的材料，它可以实现更高的功率输出，因此在高频电子器件和功率电子器件中应用较广泛。
二、半导体工艺半导体器件的制造离不开复杂的工艺流程，半导体工艺是半导体技术的重要组成部分。
半导体工艺可以分为晶圆制备、晶圆上的制程、封装三个步骤。
1. 晶圆制备晶圆是半导体器件的基础材料，它是从单晶硅料中生长而来。
晶圆制备是半导体工艺中的第一个步骤。
晶圆制备包括生长单晶硅、切割晶圆及化学机械抛光等过程。
2. 晶圆上的制程晶圆上的制程是半导体工艺的核心，它包括沉积和刻蚀两种技术。
沉积技术是将所需材料沉积在晶圆表面形成所需结构，刻蚀技术是通过在目标表面实现所需步骤来去除材料层。
这些步骤通过台式机器人和自动化设备进行控制。
3. 封装封装是半导体制造工艺的最后一步，它是将晶圆上面的电路元器件完好封装到套管内，以保护微电子器件不受环境影响。
封装过程中还要对器件进行测试，以保证器件符合相应的规范。
这个工艺流程通常会采用半自动及全自动机器人进行控制。
三、半导体技术的应用半导体技术在微电子器件中有着广泛的应用。
以下是半导体技术在智能手机、平板电脑、计算机和电视机等现代化电子设备中的应用示例。
1. 智能手机智能手机是当今人们必不可少的通讯工具。
半导体技术在智能手机中的应用包括处理器芯片、存储芯片、图形显示芯片等。
各种材料的真空钎焊
各种材料的真空钎焊
真空钎焊是一种广泛应用于不同材料的钎焊技术。
它通过在真空环境
下进行钎焊，可以避免氧化和污染，并提供更稳定和均匀的焊接质量。
以
下是各种材料的真空钎焊技术的一些例子：
1.金属材料：
真空钎焊在金属材料中应用十分广泛，其中包括不锈钢、铜和铝合金等。
真空钎焊可以保持金属的高纯度，并且能够避免氧化和内部气体的存在。
对于金属材料的真空钎焊，通常需要使用合适的钎焊剂。
2.陶瓷材料：
真空钎焊在陶瓷材料中也具有重要的应用。
陶瓷材料具有高熔点和脆性，因此传统的焊接方法往往无法实现。
真空钎焊可以在降低熔点和增加
接触区域后进行，以实现可靠的焊接连接。
例如，常用的氧化铝陶瓷可以
通过真空钎焊来实现焊接。
3.玻璃材料：
玻璃材料通常具有较低的熔点，所以真空钎焊对于玻璃材料的应用较多。
例如，在光学器件的制造过程中，常常需要进行玻璃材料的真空钎焊。
真空钎焊可以在保持玻璃材料高纯度的同时，实现高强度的连接。
4.半导体材料：
半导体材料的真空钎焊常用于制造电子器件和光电子器件。
典型的半
导体材料，如硅和镓砷化镓（GaAs），可以通过真空钎焊来实现器件的封
装和连接。
真空钎焊不仅可以提高器件的性能，还可以避免材料在高温环
境下的氧化和污染。
总结起来，真空钎焊是一种适用于各种材料的焊接技术，包括金属、陶瓷、玻璃和半导体材料等。
通过在真空环境下进行焊接，可以避免氧化和污染，并获得稳定和均匀的焊接质量。
这为各种材料的应用提供了更多的可能性，并推动了许多关键领域的发展。
钎焊的基本原理和应用范围
钎焊的基本原理和应用范围一、钎焊的基本原理钎焊是一种热连接技术，利用钎料在工件接合部位产生连接。
其基本原理如下：1.选择合适的钎料：钎料通常是一种具有低熔点的金属合金，与要连接的工件材料不同。
钎料的成分要根据工件材料的性质和要求进行选择，以确保连接的强度和耐用性。
2.加热工件：钎焊过程需要对被连接的工件加热至钎料的熔点以上，使钎料可以熔化并渗入工件的接合部位。
3.填充钎料：一旦工件被加热至适当温度，钎料就会被放置在接合部位。
在加热过程中，钎料会熔化并与工件接触，填充接合部位。
4.冷却和固化：一旦钎料填充了接合部位，它会逐渐冷却并固化。
在这个过程中，钎料与工件形成牢固的连接。
二、钎焊的应用范围钎焊广泛应用于不同领域的制造和维修工艺中，其应用范围主要包括以下几个方面：1.金属制造业：钎焊在金属制造业中被广泛应用，如航空航天、汽车、船舶、石油化工等行业。
它用于制造和修理各种金属制品，如管道、容器、发动机零件等。
2.电子行业：钎焊在电子行业中用于连接电子元件、电路板和导线等。
它可以达到高精度和高强度的连接效果，适用于微观尺寸的器件。
3.珠宝制造业：钎焊在珠宝制造业中用于连接和修复各种贵金属制品，如金、银、钻石等。
它不会对珠宝材料产生损害，并可以实现细微的连接。
4.管道安装和修复：钎焊用于管道安装和修复，特别是在需要高强度连接的场合。
它可以用于连接各种材料的管道，如铜、不锈钢、铁等。
5.艺术品制作：钎焊也被广泛用于制作各种艺术品，如雕塑、装饰品等。
它可以实现各种形状和结构的连接，提供创作的灵活性和多样性。
三、钎焊的优点和局限性钎焊作为一种连接技术，具有以下优点：•高强度连接：钎焊可以实现高强度的连接，连接点通常比工件本身更强。
•适用于多种材料：钎焊可以用于连接不同种类的材料，包括金属、陶瓷、玻璃等。
这使得钎焊成为一种多功能的连接技术。
•无需对工件进行特殊处理：钎焊可以在工件表面不适合其他连接技术的情况下使用，不需要额外的处理步骤。
钎焊工艺的原理及所用材料
钎焊工艺的原理及所用材料
钎焊工艺是一种常用的金属连接方式，其原理是利用熔化的钎料填充焊缝，使焊件连接。
在钎焊过程中，首先要将钎料加热到液态或半液态状态，然后将其涂敷在要连接的金属表面上。
钎料在冷却过程中会与金属表面相互扩散，形成牢固的连接。
钎焊工艺所使用的材料包括钎料和基材两部分。
钎料通常是一种低熔点的合金，选择合适的钎料可以根据连接的材料种类和要求来确定。
常见的钎料有银钎料、铜钎料、铝钎料等。
一般选择钎料时要考虑其熔点、化学成分和机械性能等特性。
基材是要进行连接的金属材料。
在钎焊过程中，基材的材料决定了钎焊的难度和连接的质量。
常见的基材有铁、铜、铝和钢等。
为了提高基材的可钎性，有时还需要进行相应的预处理，如清洗表面、除去氧化层等。
总之，钎焊工艺的原理是利用熔化的钎料填充焊缝，形成连接。
所使用的材料包括钎料和基材，钎料是低熔点的合金，基材是要连接的金属材料。
选择合适的钎料和预处理基材可以实现高质量的钎焊连接。
幅相多功能硅基和gaas
幅相多功能硅基和gaas
硅基和GaAs（镓砷化镓）是两种常见的半导体材料，它们在电子器件和光电子器件中具有不同的特性和应用。
让我们从多个角度来看看它们的多功能性。
首先，让我们从材料特性的角度来比较硅基和GaAs。
硅基材料是最常见的半导体材料之一，具有良好的热稳定性和成本效益，因此在集成电路和太阳能电池等领域得到广泛应用。
GaAs则具有较高的电子迁移率和较高的饱和漂移速度，适用于高频和光电子器件，如光电二极管和激光器。
因此，从材料特性角度来看，硅基和GaAs 各自具有不同的优势和适用范围。
其次，从电子器件应用的角度来看，硅基和GaAs在集成电路和光电子器件中有着不同的应用。
硅基集成电路因其成熟的工艺和低成本而被广泛使用，而GaAs则在高频和光电子器件中具有优势，比如在通信领域的应用。
因此，根据具体的应用需求，选择合适的材料对于电子器件的设计和制造至关重要。
此外，从研究和发展的角度来看，硅基和GaAs材料都在不断地进行研究和开发，以满足不同领域的需求。
例如，硅基材料的研究
重点可能是在提高其在光电子器件中的性能，而GaAs材料的研究可能集中在新型器件结构和工艺技术的开发上。
因此，这些研究努力将进一步推动硅基和GaAs材料的多功能性和应用领域的拓展。
综上所述，硅基和GaAs作为半导体材料，在不同的领域和应用中具有多功能性。
通过全面了解它们的材料特性、电子器件应用和研究发展，我们可以更好地利用它们的优势，推动电子器件和光电子器件领域的发展和创新。
常用半导体材料测试卷
常用半导体材料测试卷一、单项选择题：（本大题共85个小题，每小题2分，共170分）1.在焊接过程中要使用助焊剂，关于助焊剂的作用，下列说法错误的是A．去除氧化物B．使焊点不出现尖角C．防止工件和焊料加热时氧化D．减小焊料熔化后的表面张力，增加其流动性，有利于浸润2.钎焊分离电子元器件最合适选用的电烙铁是A．25W B．75W C．100W D．150W3.共晶焊锡的熔点为A．327℃B．232℃C．183℃D．212℃4.焊接中焊点凝固前被焊元件移动容易形成A．虚焊B．夹生焊C．漏焊D．预焊5.焊接电子元件最适合的焊剂是A．焊锡膏B．松香C．稀盐酸D．氯化锌6.下面关于虚焊的说法错误的是A．虚焊就是假焊B．焊料与被焊物的表面没有互相扩散C．虚焊主要是由于焊件金属表面不干净和焊剂用量过少造成的D．虚焊主要由于烙铁温度不够高和留焊时间太短造成的7.下面关于镀锡的说法错误的是A．上锡B．预焊C．搪锡D．焊件表面处理8.下列关于焊接说法错误的是A．电烙铁烧死是指焊头因氧化而不吃锡的现象 B．焊接时不能甩动电烙铁，以免锡液伤人C．电烙铁的金属外壳必须接地 D．焊锡膏适用于电子器件的焊接9.关于手工焊接，下列说法不正确的是A．常用的焊锡丝的材料是锡铅合金B．焊剂的作用是焊接时去除氧化物并防止金属表面两次氧化C．焊接中要避免虚焊和夹生焊现象的发生D．焊接时，先用烙铁头加热工件，然后把焊锡丝放在烙铁头上熔化10.信号发生器的输出幅度每衰减20dB，输出信号的电压值即变为原来的A．0.5 B．0.1 C．31.6% D．1/211.信号发生器输出信号时，输出衰减选40dB ，当电压表示数值为5V 时，则输出为A．5V B．0.5V C．0.05V D．50V 12.信号发生器的输出衰减有20dB和40dB，当按下20dB时，输出相对衰减10倍，当按下40dB 时，输出相对衰减为A．10 B．100 C．20 D．4013.用示波器观察某标准正弦波的电压波形，若一个周期的距离为4div，示波器的扫描时间选择开关置于50ms／div，且使用了“扩展×10”，则该电压的频率是A．5Hz B．20Hz C．50Hz D．500Hz14.要使示波器的显示波形向上移动，应调节旋钮A．Y轴移位B．Y轴增幅C．X轴移位D．X轴增幅15.要使示波器显示波形亮度适中，应调节旋钮A．聚焦B．辉度C．辅助聚焦D．X轴衰减16.若Y轴输入信号频率为200Hz，要在荧光屏上看到4个完整的波形，则扫描频率范围要置于A．10――100Hz B．1kHz C．10 kHz D．100 kHz17.用示波器观察一正弦电压的波形，现屏中测出正弦波电压峰峰值为4div，档位为5V／div，探头不衰减，则正弦波电压的有效值为A．20V B．10V C．52V D．102V18.下列关于示波器的说法错误的是A．调整示波器的辉度钮，光点亮度不能太亮B．调节聚焦钮，使示波器的光点成为小圆点，如果不行，可用辅助聚焦钮配合C．示波器长期不用时，会导致内部的电解电容器失效D．为调整示波器的亮度和清晰度，可以让光点长时间停在屏幕中央19.使示波器的显示波形稳定，只显示两个完整波形，除调整垂直方向之外，还要调整A．扫描范围B．X轴衰减C．扫描范围和X轴衰减D．X轴位移20.用示波器观察两个正弦信号如图1所示，已知X轴偏转因数置于0.5μs／div，Y轴偏转因数置于0.1V／div，则两信号的相位差A．30o B．90o C．60o D．45o第 1 页共6 页21.在P型半导体中A．空穴是多数载流子，电子是少数载流子B．没有电子C．空穴的数量略多于电子D．没有空穴22.二极管两端加上正向电压时A．一定导通B．超过死区电压才能导通C．超过0.7V才导通 D．超过0.3V才导通23.在测量二极管反向电阻时，若用两手把管脚捏紧，电阻值将A．变大B．变小C．不变化D．无法判断24.一个硅二极管的正向电压降在0.6V基础上增加10%，它的电流将A．增加10% B．增加10%以上C．基本不变D．不变25.如图2所示，二极管是理想二极管，则电压U AB为A．－3V B．5V C．8V D．－8V26.如图3所示，VD1、VD2的状态是A．VD1导通、VD2截止B．VD1截止、VD2导通C．VD1、VD2都导通D．VD1、VD2都截止27.晶体二极管内部是由所构成的A．一个PN结B．两个PN结 C．两块N型半导体D．两块P型半导体28.当硅二极管加上0.4V的正向电压时，该二极管相当于A．很小的电阻B．很大的电阻C．短路D．中值电阻29.如图4所示，当输入电压U i＝12V时，输出电压U0为A．12V B．2V C．5V D．0V30.下列硅二极管中质量最好的是A．正向电阻为1kΩ，反向电阻为100 kΩ B．正向电阻为50kΩ，反向电阻为100 kΩC．正反向电阻均为无穷大 D．正向电阻为20kΩ，反向电阻为20kΩ31.用万用表欧姆挡测量小功率二极管性能好坏时，应把欧姆挡拨到A．R×100或R×1k挡B．R×1挡C．R×10挡D．任意挡32.用万用表测得NPN型三极管各电极对地电位是V B＝4.7V，V C＝4.3V，V E＝4V，则该三极管的工作状态是A．饱和状态B．截止状态C．放大状态D．无法确定33.在三极管放大电路中，三极管最高电位的一端是A．NPN型管的发射极B．PNP型管的发射极C．PNP型的集电极D．无法确定34.一只三极管内部包含个PN结A．1 B．2 C．3 D．035.NPN型和PNP型晶体管的区别是A．由两种不同的材料硅和锗制成B．掺入的杂质不同C．P区和N区的位置不同D．电流的放大倍数不同36.三极管各极电位如图所示，工作在放大状态的是37.3DG6型晶体三极管的P CM＝100mW，ICM＝20mA，U（BR）CEO＝20V，将其接在电路中，I C＝5mA，U CE＝10V，则该管A．击穿B．工作正常C．功耗太大，过热甚至烧坏D．无法判断38.在三极管放大电路中，测得某管脚1流进4.6mA的电流，某管脚2流进0.03mA的电流，则该管是A．NPN管B．PNP管C．硅管D．锗管39.晶体管的参数β是指A．晶体管共发射极直流电流放大倍数B．晶体管共发射极交流电流放大倍数C．放大电路的电压放大倍数D．放大电路的电流放大倍数40.正常工作在放大电路中的某晶体管各极对地电位分别是9V、6.3V、6V，则该管管脚分别对应为A．B、C、E B．C、B、E C．E、C、B D．E、B、C41.用万用表测得三极管任意两极间的正反向电阻均很小，则该管A．两个PN结均开路B．两个PN结均击穿C．发射结击穿，集电结正常D．发射结正常，集电结击穿第 2 页共6 页42.某PNP型晶体管β＝50，I E＝2mA，则I C约等于A．40μA B．1.98m A C．98 m A D．24.5 m A43.NPN型三极管处于放大状态时，各极电位关系是A．V C＞V B＞V E B．V C＜V B＜V E C．V C＞V E＞V B D．V C＜V E＜V B44.工作于放大状态的三极管在三个电极中，电流最大的是A．集电极B．基极C．发射极D．门极45.三极管放大作用的实质是A．三极管把小能量放大成大能量B．三极管把小电流放大成大电流C．三极管把小电压放大成大电压D．三极管用较小的电流控制较大的电流46.用万用表欧姆挡测量小功率三极管的极性与质量时，应把欧姆挡拨到A．R×1 B．R×10 C．R×100或R×1k D．R×10k47.用万用表的红表笔接触三极管的一只管脚，黑表笔接触另两只管脚，测得电阻均较小，则该三极管为A．NPN型B．PNP型C．不能确定D．三极管已经损坏48.焊接电子元件时，焊点表面粗糙不光滑，是因为A．电烙铁功率太大或焊接时间过长B．电烙铁功率太小或焊丝撤离过早C．焊剂太多造成的D．焊剂太少造成的49.关于钎焊，下列说法正确的是A．100W且带弯烙铁头的电烙铁应采用正握法 B．松香酒精溶液焊剂中，松香占67%，酒精占23% C．被焊件达到一定温度后，应将焊锡丝放在烙铁头上熔化浸润焊点D．焊锡全部浸润焊点后，应及时以25o角移开电烙铁50.下列关于夹生焊的说法错误的是A．虚焊和夹生焊是两种不同的现象B．夹生焊是指C．D．51.关于普通晶闸管结构，说法正确的是A．4层3端半导体，有2个PN结 B．4层2端半导体，有3个PN结C．4层3端半导体，有3个PN结 D．4层2端半导体，有2个PN结52.晶闸管关断的三个条件中，关断的逻辑关系是A．与B．或C．与非D．或非53.晶闸管关断的条件是A．加反向控制极电压B．去掉控制极电压C．阳极加反向电压或降低正向阳极电压，使流过晶闸管的电流小于维持电流I HD．以上说法都不对54.晶闸管导通的两个条件中，导通时阳极和门极加正极性电压的逻辑关系A．与B．或C．与非D．或非55.对螺栓式结构的晶闸管来说，螺栓是晶闸管的A．阳极B．阴极C．门极D．栅极56.晶闸管控制极的作用是A．只要控制极加正的触发脉冲，就能使晶闸管导通B．只要在晶闸管存在阳极电压的同时，控制极加上足够功率的正脉冲，就可以使晶闸管导通，导通之后控制极就失去作用C．控制极加负电压，可以使晶闸管关断 D．以上说法都不对57.晶闸管是用来的电子元件A．电流放大B．电压放大C．弱电控制强电D．强电控制弱电58.晶闸管导通后，流过晶闸管的电流取决于A．晶闸管的管压降 B．晶闸管的额定电流 C．控制极电压D．阳极电压和负载阻抗59.用万用表R×10挡，判别晶闸管的极性，黑表笔固定一只管脚，红表笔分别接另外两只管脚，当出现正向导通时A．黑表笔接控制极 B．黑表笔接阴极 C．红表笔接控制极D．红表笔接阳极60.用万用表测试小功率晶闸管的极性时，某两个电极之间的正反向电阻相差不大，说明这两个电极是A．阳极和门极B．阴极和门极C．阳极和阴极D．无法确定61.用于整流的二极管是A．2AK4 B．2CW20A C．2CZ14F D．2AP962.三极管极间电流满足I C＝βI B关系时，三极管一定工作在A．饱和区B．截止区C．放大区D．击穿区63.晶体管作开关使用时，是工作在其A．放大区B．饱和区C．截止区D．饱和区和截止区64.大功率三极管的外壳往往做三极管的使用A．基极B．集电极C．发射极D．三个电极都可能65.放大电路中某晶体管极间电压如图5所示，则该管类型及1、2、3极分别为A．NPN型硅管，E、C、B B．NPN型硅管，B、C、EC．PNP型硅管，E、C、B D．PNP型硅管，B、C、E66.XD7型低频信号发生器面板上用来选择输出信号频率范围的调节旋钮是A．频率旋钮B．波段旋钮C．阻抗衰减旋钮D．电压调节旋钮第 3 页共6 页67.关于示波器的说法正确的是A．顺时针转动“辉度旋钮”，辉度变亮；反之减弱直至消失B．第二阳极与第一阳极、控制栅极相比处于正电位，可实现辉度调节C．控制栅极是顶端有孔的圆筒，套装在阴极之外，其电位比阴极电位高D．“扩展拉×10”按下时X轴扫描速度扩大10倍68.在输入信号频率较高时实现双踪显示应选择的显示方式A．断续B．YA＋YB C．YA或YB D．交替69.某一正弦交流电压在示波器上所显示的波形峰峰值为4div，此时示波器的输入灵敏度开关置于0.5V／div，被测信号经探极10∶1接入，则该交流电的有效值为A．10V B．7.07V C．14.14V D．0.2V70.2DW47是A．P型锗材料稳压二极管B．N型锗材料稳压二极管C．N型锗材料普通二极管D．P型硅材料稳压二极管71.如图6所示晶体管测试电路中，合上开关S1、S2后，电压表读数为1.5V，毫安表没有指示，可能是下面原因的那一种A．集电极内部开路B．发射极内部开路C．B、E间已击穿D．发射结已击穿72.测得晶体管电路三个电位如图7所示，其中二极管、三极管均为硅管，则晶体管的工作状态为A．饱和B．放大C．截止D．无法确定73.3AX31是三极管A．NPN型锗材料、高频小功率B．NPN型锗材料、低频小功率C．PNP型锗材料、低频小功率D．PNP型硅材料、低频小功率74.实践中判断三极管是否饱和、截止，最简单可靠的方法是测量A．I B B．I C C．U BE D．U CE 75.关于穿透电流I CEO，下列说法正确的是A．I CEO是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流B．I CEO越小，管子性能越稳定C．硅管穿透电流比锗管大，因此硅管比锗管稳定性差D．I CEO随温度的升高而减小76.晶闸管作为变流技术理想的可控开关元件，原因之一是其导通后的管压降很小，一般在A．0.7V以下B．0.4V以下C．1V以下D．0.3V以下77.关于普通晶闸管和普通二极管的不同，说法正确的是A．晶闸管具有单向可控导电性，二极管不具备B．二极管有一个PN结，晶闸管有三个PN结C．二极管有阳极、阴极两个电极，晶闸管有阳极、阴极和控制极D．以上三种说法都正确78.如图8所示，S1、S2闭合时，白炽灯正常发光；当S2断开时，白炽灯将A．变亮B．亮度不变C．变暗D．熄灭79.用万用表判别普通晶闸管管脚极性时应选用挡A．R×1 B．R×10 C．R×100或R×1k D．R×10k80.由于晶闸管的过载能力有限，在选用时至少要考虑倍的电流裕量A．1――2 B．1.5――2 C．1.8――2.5 D．3――3.581.选取普通晶闸管额定电压的依据是A．正向重复峰值电压B．反向重复峰值电压C．正向重复峰值电压和反向重复峰值电压二者中较小者D．击穿电压82.在晶闸管标准散热和全导通时，允许通过的工频最大阳极电流为A．半波电流的峰值B．半波电流的平均值C．半波电流的有效值D．全波电流的平均值83.当晶闸管导通后，可以维持导通状态，是因为管子本身存在A．放大作用B．正反馈作用C．负反馈作用D．开关作用84.要使导通的普通晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到低于A．额定电流B．擎住电流C．阳极电流D．维持电流85.在电路中，晶闸管承受的正反向峰值电压值为311V，为安全起见，晶闸管应选择A．KP20－3 B．KP400－4 C．KP700－3 D．KP20－7第 4 页共6 页卷Ⅱ（非选择题）二、分析题1.用示波器测量正弦电压如图所示，已知“t／div”置于“5ms／div”，X轴扩展（K＝10），“V／div”置于“1.5V／div”，则被测电压的周期、振幅、峰－峰值、有效值分别为多少？2.用示波器观察到某负载电压、电流的波形如图所示，垂直偏转因数为2V／div，水平偏转因数为1ms／div，探头衰减倍数为10∶1，请说明该电压的峰值、周期、该负载的性质。
《集成电路工艺原理》课程+试题库
一、填空题（30分=1分*30）10题/章晶圆制备1．用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。
2．单晶硅生长常用（CZ法）和（区熔法）两种生长方式，生长后的单晶硅被称为（硅锭）。
3．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。
4．晶圆制备的九个工艺步骤分别是（单晶生长）、整型、（切片）、磨片倒角、刻蚀、（抛光）、清洗、检查和包装。
5．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111 ）。
6．CZ直拉法生长单晶硅是把（融化了的半导体级硅液体）变为（有正确晶向的）并且（被掺杂成p型或n型）的固体硅锭。
7．CZ直拉法的目的是（实现均匀掺杂的同时并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中）。
影响CZ直拉法的两个主要参数是（拉伸速率）和（晶体旋转速率）。
8．晶圆制备中的整型处理包括（去掉两端）、（径向研磨）和（硅片定位边和定位槽）。
9．制备半导体级硅的过程：1（制备工业硅）；2（生长硅单晶）；3（提纯）。
氧化10．二氧化硅按结构可分为（）和（）或（）。
11．热氧化工艺的基本设备有三种：（卧式炉）、（立式炉）和（快速热处理炉）。
12．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。
13．用于热工艺的立式炉的主要控制系统分为五部分：（工艺腔）、（硅片传输系统）、气体分配系统、尾气系统和（温控系统）。
14．选择性氧化常见的有（局部氧化）和（浅槽隔离），其英语缩略语分别为LOCOS和（STI ）。
15．列出热氧化物在硅片制造的4种用途：（掺杂阻挡）、（表面钝化）、场氧化层和（金属层间介质）。
16．可在高温设备中进行的五种工艺分别是（氧化）、（扩散）、（）、退火和合金。
17．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。
半导体器件芯片焊接方式
半导体器件芯片焊接方法新闻出处：电子生产设备资讯网发布时间： 2007-11-151 引言随着现代科技的发展，半导体器件和组件在工程、商业上得到了广泛应用。
它在雷达、遥控遥测、航空航天等的大量应用对其可靠性提出了越来越高的要求。
而因芯片焊接（粘贴）不良造成的失效也越来越引起了人们的重视，因为这种失效往往是致命的，不可逆的。
芯片到封装体的焊接（粘贴）方法很多，可概括为金属合金焊接法（或称为低熔点焊接法）和树脂粘贴两大类[1]。
它们连接芯片的机理大不相同，必须根据器件的种类和要求进行合理选择。
要获得理想的连接质量，还需要有针对性地分析各种焊接（粘贴）方法机理和特点，分析影响其可靠性的诸多因素，并在工艺中不断地加以改进。
本文对两大类半导体器件焊接（粘贴）方法的机理进行了简单阐述，对几种常用方法的特点和适用性进行了比较，并讨论了在半导体器件中应用最为广泛的金-硅合金焊接失效模式及其解决办法。
2 芯片焊接(粘贴)方法及机理芯片的焊接是指半导体芯片与载体（封装壳体或基片）形成牢固的、传导性或绝缘性连接的方法。
焊接层除了为器件提供机械连接和电连接外，还须为器件提供良好的散热通道。
其方法可分为树脂粘接法和金属合金焊接法。
树脂粘贴法是采用树脂粘合剂在芯片和封装体之间形成一层绝缘层或是在其中掺杂金属（如金或银）形成电和热的良导体。
粘合剂大多采用环氧树脂。
环氧树脂是稳定的线性聚合物，在加入固化剂后，环氧基打开形成羟基并交链，从而由线性聚合物交链成网状结构而固化成热固性塑料。
其过程由液体或粘稠液→凝胶化→固体。
固化的条件主要由固化剂种类的选择来决定。
而其中掺杂的金属含量决定了其导电、导热性能的好坏。
掺银环氧粘贴法是当前最流行的芯片粘贴方法之一，它所需的固化温度低，这可以避免热应力，但有银迁移的缺点 [2]。
近年来应用于中小功率晶体管的金导电胶优于银导电胶 [3]。
非导电性填料包括氧化铝、氧化铍和氧化镁，可以用来改善热导率。
硅器件和砷化镓的钎焊
硅器件和砷化镓的钎焊制造器件时，通常将处理好的硅器件芯片钎焊在管壳的基座上。
基座材料一般为194合金（ω（Cu ）为97% ~ 97.8%、ω（Fe ）为2.1% ~ 2.7%，以及少量的磷和锌），或可伐（镍28.5% ~ 29.5%、钴16.8% ~ 17.8%，余量为铁）。
有些微波功率管则要求将芯片钎焊在经过金属化的氧化铍陶瓷片上，也有些大功率管钎焊在镀镍的钼片上。
基座一般为金属或经过金属化的陶瓷片（可用电镀法制作易焊的金属化层）。
芯片背面金属化处理就复杂得多，所用金属必须与硅能形成良好的欧姆接触，而且在制做金属化层时不能破坏芯片性能，更不能玷污芯片。
由于硅与很多金属润湿性极差，并且在大气中硅表面很快生成一层二氧化硅，所以要求接触层金属对硅及二氧化硅均具有很好的润湿性，并且要求钎焊性良好，其热膨胀系数也要与硅接近。
由上述表格（半导体技术中常用金属的性能）得知，几乎没有一种单一金属能全面满足上述要求。
过去国内芯片背面常用镍层，其润湿性和钎焊性均勉强可用。
一些要求较高的器体背面常用金，但价格昂贵。
随着微电子技术的发展，不但对电子器件的技术性能要求越来越高，并且要求成本越来越低，单一层金属化已不能满足新的要求，因此近年来逐渐向多层金属化发展。
一般采用三层结构。
与硅直接接触的称为上粘附层，与钎料接触的称为下粘附层，在两者之间的是过渡层（或称阻挡层）。
1.上粘附层。
要求对硅或二氧化硅润湿性良好；对硅的欧姆接触系数小；且膨胀系数应与硅相近。
上表中只有Cr 、Ti 、V 可用选用（Al 热膨胀系数与硅相差太大，不宜选用）。
2.下粘附层。
它位于芯片背面的最外层，要求性能稳定，易于钎焊，且要求导电和导热性能良好，一般选用Au 、Ag ，近年来也有选用Sn 的。
Au 的价格最贵，Ag 表面易受H 2S 、SO 2、NO 2及Cl —污染而生成导电性很差又很难焊接的Ag 2S 、AgCl 等。
用Sn 作为下粘附层，钎焊温度较低，一般控制300℃左右。
SiC功率模块封装技术及展望
摘要SiC MOSFET器件的集成化、高频化和高效化需求，对功率模块封装形式和工艺提出了更高的要求。
本文中总结了近年来封装形式的结构优化和技术创新，包括键合式功率模块的金属键合线长度、宽度和并联数量对寄生电感的影响，直接覆铜（DBC）的陶瓷基板中陶瓷层的面积和高度对寄生电容的影响，以及采用叠层换流技术优化寄生参数等成果；综述了双面散热结构的缓冲层厚度和形状对散热指标和应力与形变的影响；汇总了功率模块常见失效机理和解决措施，为模块的安全使用提供参考。
最后探讨了先进烧结银技术的要求和关键问题，并展望了烧结封装技术和材料的发展方向。
前言近几十年来，以新发展起来的第3代宽禁带功率半导体材料碳化硅（SiC）为基础的功率半导体器件，凭借其优异的性能备受人们关注。
SiC与第1代半导体材料硅（Si）、锗（Ge）和第2代半导体材料砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）、GaAsAl、GaAsP 等化合物相比，其禁带宽度更宽，耐高温特性更强，开关频率更高，损耗更低，稳定性更好，被广泛应用于替代硅基材料或硅基材料难以适应的应用场合。
（1）禁带宽度更宽：SiC 的禁带宽度比Si高3倍以上，使其能耐受的击穿场强更高（临界击穿场强是Si基的10倍以上），故器件能承受的峰值电压更高、能输出的功率更大。
相同电压等级下，SiC功率半导体器件的漂移区可以做得更薄，可使整体功率模块的尺寸更小，极大地提高了整个功率模块的功率密度。
另外，导通电阻R on 与击穿场强的三次方成反比例关系，耐击穿场强的能力高，导通电阻小，减小了器件开关过程中的导通损耗，提升了功率模块的效率。
（2）耐温更高：可以广泛地应用于温度超过600 ℃的高温工况下，而Si基器件在600 ℃左右时，由于超过其耐热能力而失去阻断作用。
碳化硅极大提高了功率器件的耐高温特性。
（3）热导率更高：SiC器件的热导率比Si高3倍以上，高导热率提升了器件和功率模块的散热能力，减低了对散热系统的要求，有利于提高功率模块的功率密度。