半导体光电器件的工作原理

半导体光电器件是把光和电这两种物理量联系起来,使光和电互相转化的新型半导体器件。光电器件主要有,利用半导体光敏特性工作的光电导器件,利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。这一节中简略地向大家介绍一下这些光电器件的工作原理。

一、光电导器件

本章第一节曾介绍过半导体材料的光敏特性,即当半导体材料受到一定波长光线的照射时,其电阻率明显减小,或说电导率增大的特性。这个现象也叫半导体的光电导特性。利用这个特性制作的半导体器件叫光电导器件。

半导体材料的电导率是由载流子浓度决定的。载流子就是由半导体原子逸出来的电子及其留下的空位----- 空穴。电从原子中逃逸出来,必须吉凶服原子的束缚而做功,而光照正是向电子提供能量,使它有能力逃逸出来的一种形式。因此,光照可以改变载流子的浓度,从而必变半导体的电导率。

光电导器件主要有光敏电阻、光电二极管光电三极管等。

1.光敏电阻。

这是一种半导体电阻。在没有光照时,电阻很大;在一定波长范围的光照下,电阻值明显变小。制作光敏电阻的材料主要有硅、锗、硫化镉、锑化铟、硫化铅、硒化镉、硒化铅等。硫化镉光敏电阻对可见光敏感,用硫化镉单晶制造的光敏电阻对X射线、Γ射线也敏感;硫化铅和锑化铟对红线外线光敏感。利用这些光敏电阻可以制成各种光探测器。

感光面积大的光敏电阻,可以获得较大的明暗电阻差。如国产625-A型硫化镉光敏电阻,其光照电阻小于50千欧,暗电阻大于50兆欧。

2.光电二极管

光电二极管的管芯也是一个PN结,只是结面积比普通二极管大,便于接收光线。但和普通二极管不同,光电二极管是在反向电压下工作的。它的暗电流很小,只有0 1微安左右。在光线照射下产生的电子----空穴对叫光生载流子,它们参加导电会增大反向饱和电流。光生载流子的数量与光强度有关,因此,反向饱和电流会随着光强的变化而变化,从而可以把光信号的变化转为电流及电压的变化。

光电二极管主要用于近红外探测器及光电转换的自动控制仪器中,还可以作为光导纤维通信的接收器件。

3.光电三极度管:

光电三极管的结构与普通三极度管相同,但基区面积较大,便函于接收更多的入射光线。入射光在基区激发出电子----空穴时,形成基极电流,而集电极电流是基极电流Β倍,因此光照便能有效地控制集电极电流。光电三极管比光电二极管有更高的灵敏度。二、光伏打器件----硅光电池

半导体PN结在受到光照射时能产生电动势的效应,叫光伏打效应。硅光电池就是利用光伏打效应将光能直接换成电能的半导体器件。

硅光电池就是一个大面积PN结。光照可以使薄薄的P型区产生大量的光生载流子。这些光生电子和空穴,会向PN结方向扩散。扩散过程中,一部分电子和空穴复合消失,大部分扩散到PN结边缘。在结电场的作用下,大部分光生空穴被电场推回P型区而不能穿越PN结;大部分光生电阻却受到结电场的加速作用穿越PN结,到达N型区。随着光生电子在N型区的积累及光生空穴在P型号区的积累,会在在PN对的两侧产生一个稳定的电位差,这就是光生电动势。当光电池两端接有负载时,将有电流流过负载,起着电池的作用。

硅光电池的用途极度为广泛。主要用于下述几个方面:

能源----硅光电池串联或并联组成电池组与镍镉电池配合、可作为人造成卫星、宇宙飞船、航标灯、无人气象站等设备的电源;也可做电子手表、电子计算器、小型号汽车、游艇等的电源。

光电检测器件----用作近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光准直、电影还音等设备的光感受器。

光电控制器件----用作光电开关等光电控制设备的转换器件。

三、半导体发光器件

半导体发光器件是一种将电能转换成光能的器件。它包括发光二极管、红外光源、半导体发光数字管等。

1.发光二极管

发光二极管的管芯也是一个PN结,并具有单向导电性。PN结加上正向电压时,电子由N 区渡越(扩散)到空间电荷区与空穴复合而释放出能量。这些能量大部分以发光的形式出现,因此,可以直接将电能转换成光能。发光二极管的发光颜色(波长),困半导体材料及掺杂成分不同而不同。常用的有黄、绿、红等颜色的发光二极管。

发光二极管工作电压很低(1 5-3伏),工作电流很小(10-30毫安),耗电极省。可作灯光信号显示、快速光源,也呆同时起整流和发光两种作用。

2.发光数字管

把磷化镓发光管或磷化镓发光管的管芯制成条状,用七条发光管组成七段式数字显示管,可以显示从0到9的十个数字。这种半导体数字显示管的优点是体积小、耗电省、寿命长、响应速度快。它可以作为各种小型计算器及数字显示仪表的数字显示用。

3.光电耦合器

把半导体发光器件和光敏器件组合封闭装在一起,就组成了具有电---光---电转换功能的光电耦合器。显然,给耦合器输入一个电信号,发光器件就发光,光被光接收器件接收后,又转成换成电信号输出。因为输入主输出之间用光进行耦合。所以输出端对输入端没有反馈,具有优良的隔离性能和抗干扰性能。光电耦合器又是光电开关,这种光电开关不存在继电器中机械点易疲劳的问题,可靠性很高。

(完整版)光电材料

目录目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 2 2.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 2 2.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 3 2.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 3 2.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 4 2.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 4 2.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 4 2.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 5 2.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 5 2.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 6 2.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 6 2.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 6 2.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 7 2.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 7 2.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 7 3 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 7 4 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 8 4.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 8 4.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 8 4.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD）------------------------------------------ 9 4.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 9 5 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 10

检波器设计(完整版)概要

职业技术学院学生课程设计报告课程名称：高频电路课程设计专业班级：信工102 姓名：学号：20110311202 学期：大三第一学期

目录 1课程设计题目……………………………………………2课程设计目的…………………………………………3课程设计题目描述和要求……………………………4课程设计报告内容……………………………………… 4.1二极管包络检波电路的设计……………………… 4.2同步检波器的设计……………………………5结论……………………………………………………6结束语………………………………………………………7参考书目……………………………………………………8附录………………………………………………………

摘要振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调（当然也可以用于AM）。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现（t）,和输入的同步同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号V s （t），经过乘法器相乘，可得输出信号，实现了双信号（即载波信号）V c 边带信号解调课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。

第1章半导体器件习题及答案教学总结

第 1 章半导体器件习题及答案

第1章半导体器件一、是非题（注：请在每小题后［］内用” V"表示对，用” X "表示错） 1、P型半导体可通过在本半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2、N型半导体可以通过在本征半导体中掺入三价元素而得到。（） 3、在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以发型为P型半导体。（） 4、P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 5、N型半导体的多数载流子是电子，所以它带负电。（） 6半导体中的价电子易于脱离原子核的束缚而在晶格中运动。（） 7、半导体中的空穴的移动是借助于邻近价电子与空穴复合而移动的。（） 8、施主杂质成为离子后是正离子。（） 9、受主杂质成为离子后是负离子。（） 10、PN结中的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 11、漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 12、由于PN结交界面两边存在电位差，所以，当把PN结两端短路时就有电流流过。（） 13、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 14、二极管的伏安特性方程式除了可以描述正向特性和反向特性外，还可以描述二极管的反向击穿特性。（） 15、通常的BJT管在集电极和发射极互换使用时，仍有较大的电流放大作用。（） 16、有人测得某晶体管的U BE=0.7V, I B=20^A,因此推算出r be=U BE/|B=0.7V/20 卩A=35k Q（）

17、有人测得晶体管在U BE =0.6V , I B =5^A,因此认为在此工作点上的r be 大约为 26mV/l B =5.2k ◎（） 18、有人测得当U BE =0.6V , I B =10^A O 考虑到当U BE =0V 时I B =0因此推算得到、选择题（注：在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处 .1、在绝对零度（0K ）时，本征半导体中 __________ 载流子 A.有 B.没有 C.少数 D.多数 2、在热激发条件下，少数价电子获得足够激发能，进入导带，产生 ___________ F 很大关系。A.温度B. 掺杂工艺C.杂质浓度C.晶体缺陷 7、当PN 结外加正向电压时，扩散电流 _____ 漂移电流，耗尽层 _____ 。当PN 结外加反向电压时，扩散电流 _____ 漂移电流，耗尽层 ____ 。 A.大于B.小于C.等于D.变宽E.变窄F.不变 8、二极管正向电压从0.7V 增大15%时，流过的电流增大 ________ 。（ A 1. 15% B 1 ?大于仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 U BE 1 B 0.6 0 10 0 60(k ) ,多选或不选按选错论） A.负离子 B. 空穴 C. 3、半导体中的载流子为 ________ 。空穴 4、 N 型半导体中的多子是 ________ < 5、 P 型半导体中的多子是 _________ < &在杂质半导体中，多数载流子的浓度度则与 ______ 有正离子 D. 电子-空穴对 \.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 电子和 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 A.电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 _____ ，而少数载流子的浓

仪器原理

1.侧向测井（电流聚焦测井）采用电屏蔽方法，使主电流聚焦后水平流入地层，减小井眼和围岩影响。主电流线沿井轴径向成饼状流入地层。 2.理想的侧向测井组合是双侧向加微球形聚焦，可较准确地确定地层电阻率、冲洗带电阻率和侵入带直径，是计算地层含油饱和度、判断地层含油性的重要参数。 3.侧向测井电极系的主电极A0位于电极系中心，两端有屏蔽电极A1、A2，呈对称排列。七侧向电极系主电极A0，屏蔽电极A1、A2，两对监督电极M1N1和M2N2；Um1＝Un1或Um2＝Un2，使主电流沿水平方向流入地层。七侧向四个参数：①电极系长度: 210A A L =影响侧向测井的径向探测深度。电极系长度越大，探测越深；②电极距：21O O L =影响纵向分辨率。L 越小纵向分层能力越强。③分布比：L L s /0=影响电流层的形状，一般取s 为3左右较适宜。④聚焦系数：L L L q /)0(-= 1-=s q 影响电流层的形状。双侧向电极系由9个电极组成，第二屏蔽电极A1’、A2’有着双重的作用。 4. 如何保证屏流和主电流同极性？用同一电流源供给屏流和主电流。屏流大于主电流，在测井过程中屏流是浮动的。所以，屏流要由平衡放大电路输出的信号加以调制后通过功率放大后加到屏蔽电极上；二是用跟踪主电流来产生屏流，或用跟踪屏流来产生主电流，这种方式用在双侧向仪器中。 5.双侧向测井仪器中，增加屏蔽电极的长度可以加大聚焦能力，而增加仪器探测深度。相反，在屏蔽电极两端设置回流电极，可使主电极和屏流流入地层的深度变浅，降低探测深度。 6.侧向测井仪器工作方式：恒流式（高阻地层），恒压式（低阻地层），自由式（1229、JSC801）和恒功率式（DLT-E ）。恒流式：保持主电流恒定，测量主电极（通常用监督电极M1或M2代替）至远处电极N 之间的电位差U 。地层的电阻率越高测量电压信号越大，测量误差越小。恒压式：保持主电极电位恒定，测量主电流。地层的电阻率越低测量电流信号越大，测量误差越小。自由式：电流和电压按一定规律浮动，同时测量电流、电压两个量，可以得到较宽的测量动态范围。恒功率式或可控功率式：测量过程中使最高和最低电阻率的两个极点保持功率（IU 乘积）不变，让测量电压和电流保持在仪器可测量的范围之内（不被限幅）。比自由式仪器有更宽的测量动态范围。 7.1229双侧向测井仪采用屏流主动式供电，即先有屏流后又主电流，用屏流来激励产生主电流。工作方式为自由式，为提高仪器测量动态范围用U2D 来控制深、浅屏流、屏压的变化幅度在于此。频分双侧向供电式，fS = 4fD ，深、浅侧向供电频率分别为32Hz 和128Hz 。使深、浅侧向两个系统相对独立地控制和测量。

半导体器件知识点归纳三

四、MOSFET 1、分类 FET：JFET、MESFET、IGFET(MOSFET) MOSFET：增强型NMOS、增强型PMOS、耗尽型NMOS、耗尽型PMOS，增强与耗尽由阈值电压决定，常用为增强型器件。 2、结构四端：G（栅）、D（漏）、S（源）、B（衬底），源区和漏区之间为沟道，栅极电压控制沟道的导通与关闭，源极和漏极电压控制沟道电流的大小。 3、工作原理 NMOS：栅压小于阈值电压，沟道关闭；栅压大于等于阈值电压时，沟道导通，沟道电流随漏源电压增大而增大，直到饱和； PMOS：栅压大于阈值电压，沟道关闭；栅压小于等于阈值电压时，沟道导通，沟道电流随源漏电压增大而增大，直到饱和。 4、工作区间（定性讨论）在栅源电压（V GS）大于阈值电压（V T）的情况下线性区：源漏电压（V DS）很小，漏极电流（I D）与V DS成线性关系；饱和区：V DS逐渐增大到一定值时，I D达到一个饱和值，不再随V DS增大而增大；击穿区：V DS继续增大，达到漏源击穿电压BV DS，导致I D急剧增加。 5、阈值电压具体定义、原理、公式推导参看书上，通过公式可以总结出影响阈值电压的几个因素，对于阈值电压的理解非常重要，阈值电压的大小关系到器件的工作状态及电压范围，器件设计和电路设计中都是一个及其重要的参数。用NMOS简单概括一下：NMOS衬底为P型半导体，源漏区分别是N型掺杂，栅极为0电压时，沟道跟衬底一样，是P型，不存在导电电子，没有电流产生；当栅极电压为正并逐渐增大时，正电压会排斥沟道空穴向衬底方向移动，同时吸引衬底电流流向沟道，使得沟道电子越来越多，最终导致沟道类型发生反型；当栅极电压达到一个被称之为阈值电压的值时，沟道发生强发型，沟道电子在漏源电压作用下由源区向漏区移动，产生电流，即器件开启。 PMOS的机理可以类似分析，只是需要注意PMOS沟道导电的是空穴。在定性理解机理的基础上一定按照书上的推导定量的得到阈值电压的公式，并且记住，再次强调，这一点非常重要。 6、衬底偏置效应（体效应）一般情况下，NMOS的源极跟衬底相连，并且接芯片的最低电位，但是在实际电路中，由于设计需要，往往会出现源极接到了一个比衬底高的电位上，源极电压会吸引沟道电子移向源极，从而使沟道电子变少，要使沟道达到强反型，就需要更大的栅极电压，这就是阈值电压的增大。同理，对于PMOS，源极一般与PMOS管的体（N阱）相连，接芯片最高电位，实际设计中会有源极接到比体要低一些的电位上，会吸引沟道中的空穴移向源极，同样导致沟道空穴变少，要是沟道达到强发型，就需要更低的栅极电压，即阈值电压减小，阈值电压的绝对值也是增大的。 7、直流电流电压方程（定量讨论）直流电流电压方程显示的输出特性即是对工作区间的定量讨论。前提条件（V GS>V T器件导通）

二极管检波电路设计

目录第1章二极管检波电路设计方案论证 (1) 1.1检波的定义 (1) 1.2二极管检波电路原理 (1) 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 (1) 第2章对二极管检波电路各单元电路设计 (2) 2.1检波器电路设计检波器电路 (2) 2.1.1检波器电路原理及工作原理 (2) 2.1.2检波器质量指标 (3) 第3章二极管检波电路整体电路设计及仿真结果 (4) 3.1整体电路图及工作原理 (4) 3.3电路仿真图形 (4) 第4章总结 (5) 参考文献 (6) 元器件清单 (7)

第1章二极管检波电路设计方案论证 1.1检波的定义广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说，是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波来说，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波来说，是从它的相位变化提取调制信号的过程。狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。因此，有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。图1-20-21出了表示这种检波的原理：先让调幅波经过检波器（通常是晶体二极管），从而得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器滤去高频成分，就得到反映调幅波包络的调制信号 1.2二极管检波电路原理调幅波信号是二极管检波电路的输入，由于二极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分可以通过二极管。同时，由于二极管的输出端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上就是AM信号包络线。电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 1．对常规调幅信号进行二极管检波解调并仿真，能够观察输入输出波形。 2．根据电路结果求出电压利用系数 3．判断设计的电路是否能够产生失真参数：常规调幅信号调幅系数为0.5，输入信号载波频率10000HZ，载波电压100mV左右。

半导体光电探测器(精)

半导体光电探测器摘要：本文介绍了光电与系统的组成、一些半导体光电探测器的结构和工作原理，最后阐述了光电导探测器与光伏探测器的区别。关键词：半导体光电探测器，光电系统，光电导探测器，光伏探测器 Semiconductor photoelectric detector Abstract：This paper introduces the composition of photoelectric and system, the structure and working principle of some semiconductor photoelectric detector，finally describes the distinction of photoconductive detector and photovoltaic detector. Key words：semiconductor photoelectric detector，photoelectric system，photoconductive detector，photovoltaic detector 引言光电探测器是一种受光器件，具有光电变换功能。光敏器件的种类繁多，有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光晶闸管、集成光敏器件等；有雪崩型的及非雪崩型的；有PN结型、PIN结型及异质结型的等。由于光电探测器的响应速度快，体积小，暗电流小，使之在光纤通讯系统、光纤测试系统、光纤传感器、光隔离器、彩电光纤传输、电视图象传输、快速光源的光探测器、微弱光信号的探测、激光测距仪的接收器件、高压电路中的光电测量及光电互感器、计算机数据传输、光电自动控制及光测量等方面得到了广泛应用。半导体光电探测器是用半导体材料制作的能接收和探测光辐射的器件。光照射到器件的光敏区时，它就能将光信号转变成电信号，是一种光电转换功能的测光元件。它在国防和工农业生产中有着重要和广泛的应用。半导体光电探测器可分为光电导型和光伏型两种。光电导型是指各种半导体光电导管，即光敏电阻；光伏型包括光电池、P-N结光电二极管、PIN光电二级管、雪崩光电二极管、光电三级管等。本文首先介绍了光电系统的组成，然后分别介绍了各元件的结构和工作原理，最后将这两类探测器进行比较。一、光电子系统的组成现代光电子系统非常复杂，但它的基本组成可用图1-1-1来说明：待传送信号经过编码器编码后加到调制器上去调制光源发出的光，被调制后的光由发射光学系统发送出去。发射光学系统又称为发射天线，因为光波是一种电磁波，发射光学系统所起的作用和无线电发射天线所起的作用完全相同。发送出去的光信号经过传输介质，如大气等，到达接收端，由接收光学系统或接收天线将光聚焦到

-纳米光电材料

纳米光电材料 1.定义：纳米材料是一种粒子尺寸在1到100nm的材料。纳米光电材料是指能够将光能转化为电能或化学能等其它能量的一种纳米材料。其中最重要的一点就是实现光电转化。其原理如下：光作用下的电化学过程即分子、离子及固体物质因吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程。当一束能量等于或大于半导体带隙( Eg) 的光照射在半导体光电材料上时，电子(e-) 受激发由价带跃迁到导带，并在价带上留下空穴(h + )，电子与孔穴有效分离，便实现了光电转化[1]。 2.分类：纳米光电材料的分类纳米光电材料按照不同的划分标准有不同的分类，目前主要有以下几种： 1. 按用途分类：光电转换材料：根据光生伏特原理，将太阳能直接转换成电能的一种半导体光电材料。目前，小面积多结GaAs太阳能电池的效率超过40 %[2]。光电催化材料：在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能的半导体光电材料，它使许多通常情况下难以实现或不可能实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行。例如，水的分解反应，该反应的ΔrGm﹥﹥0在光电材料催化下，反应可以在常温常压下进行[3] 2. 按组成分类：有机光电材料：由有机化合物构成的半导体光电材料。主要包括酞青及其衍生物、卟啉及其衍生物、聚苯胺、噬菌调理素等；无机光电材料：由无机化合物构成的半导体光电材料。主要包括Si、TiO2、ZnS、LaFeO3、KCuPO4·6H2O、CuInSe2等；有机与无机光电配合物：由中心金属离子和有机配体形成的光电功能配合物。主要有2，2-联吡啶合钌类配合物等[4]。 3. 按形状分类纳米材料大致可分为纳米粉末、一维纳米材料、纳米膜等。纳米粉：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原

光电倍增管和半导体光电器件新应用举例

光电倍增管（PMT）研究进展及应用 ——记2004年北京HAMAMATSU技术交流会前言 “2004年北京HAMAMATSU技术交流会”于2004年10月27日～2004年10月29日在浙江杭州召开的。北京HAMAMATSU技术交流会是由北京滨松光子技术有限公司承办的技术交流活动，每年举办一次，邀请各个科研机构和生产单位的专家和技术人员参加，主要介绍滨松公司的产品和研究进展，解答用户的技术问题，交流讨论光电器件在科研和生产中的应用问题。我代表西安交通大学生物医学与分子光子学研究室和西安天隆科技有限公司有幸参加了这次交流活动。 HAMAMATSU（滨松）是总部设在日本的一家主要生产光器件的跨国公司。它在亚洲、欧洲和北美设有七家分支机构。日本滨松下设四个生产部门：电子管事业部，主要生产以光电倍增管为主的各种真空探测器,真空光源等相关仪器设备。半导体事业部，主要生产以光电二极管为主的各种半导体光电器件。系统事业部，主要生产以滨松公司自产器件为中心的各种分析和测量仪器,应用在半导体芯片,生物工程和医疗等各种领域。激光器事业部，主要生产科研和产业用的大功率半导体激光器。北京滨松光子技术有限公司是1988年由中国核工业总公司北京核仪器厂与日本滨松光子学株式会社共同投资成立的。在2004年交流会中来自日本滨松总部、电子管事业部、半导体事业部的五位专家做了五场专题报告，分别是大冢副社长做的“HPK(滨松)与光产业的现状和未来”，夸田敏一先生做的“PMT新产品介绍”，久米英浩先生做的“PMT应用技术产品及应用领域”，伊藤先生做的“半导体光检测新产品介绍”和石原繁树做的“光源产品介绍”。会议过程中还穿插有技术交流活动，为来自各个科研院所和生产单位的技术人员提供了一个交流的平台。光电倍增管技术的进展图1 滨松生产的PMT

半导体器件知识点归纳二

三、双极结型晶体管 1、BJT的分类代表工艺、名称、代表类型 2、偏压与工作状态各种偏压与所对应的工作状态、模拟电路和数字电路应用 3、少子浓度分布与能带图各个区的少子浓度分布均匀基区和缓变基区各种工作状态下的能带图画法 4、放大系数放大电路的两种基本类型：共基极和共发射极两种基本类型下的直流短路电流放大系数和静态电流放大系数的定义及其计算两类放大系数间的关系及其典型范围 5、基区输运系数基区输运系数的定义及近似计算公式 6、基区渡越时间基区渡越时间的定义及其计算公式计算公式中各表达式的物理意义 7、发射结注入效率发射结注入效率的定义及其计算公式 8、缓变基区晶体管的电流放大系数自建场因子（基区漂移系数）的概念缓变基区晶体管的基区输运系数、基区渡越时间、发射结注入效率、电流放大系数与均匀基区大致相同，注意区分即可 9、小电流时放大系数的下降解释产生该现象的原因 10、发射区重掺杂效应解释其现象、原因及减轻措施 11、BJT的直流电流电压方程共基极和共发射极的直流电流电压方程倒向晶体管的概念倒向晶体管放大系数比正向晶体管小的多的原因倒向晶体管和正向晶体管的互易关系 12、BJT的直流输出特性熟悉集电极电流的推导共基极和共发射极输出特性图 13、基区宽度调变效应厄尔利效应产生的现象厄尔利电压的定义及其计算减小厄尔利效应的方法 14、BJT反向特性浮空电势的概念三种反向电流的定义与测量及他们之间的相互关系（物理图像）共基极和共发射极接法的雪崩击穿电压的定义及测量

发射结击穿电压 15、基区穿通效应基区穿通电压的计算基区穿通效应对BJT反向特性的影响 16、基极电阻基极电阻的定义基极电阻的主要组成方块电阻的定义及其计算 17、大注入效应稍微了解，基本同PN结大注入效应对电流放大系数的影响 18、基区扩展效应基区扩展（Kirk）效应的定义基区扩展效应对电流放大系数的影响 19、基区输运系数与频率的关系渡越时间的三个作用基区输运系数的准确表达式（包括缓变基区） 20、四个主要时间常数发射结势垒电容充放电时间常数（影响注入效率）发射结扩散电容充放电时间常数（基区渡越时间，影响基区输运系数）集电结耗尽区延迟时间集电结势垒电容经集电区充放电的时间常数理解定义及物理意义 21、晶体管电流放大系数与频率的关系共基极和共发射极高频小信号下短路电流放大系数及其截止频率截止频率的定义 22、高频晶体管特征频率的定义、计算与测量 23、高频小信号电流电压方程共基极和共射极高频小信号下的电流电压方程，理解公式中各符号意义及其表达式小信号等效电路示意图 24、高频晶体管最大功率增益与最高震荡频率最大功率增益的定义及计算高频优值的定义及计算最高震荡频率的定义及计算理解的基础上记住公式为主，不要求推导 25、影响特征频率与功率增益的因素对高频晶体管结构的基本要求：浅结、细线条、无源基区重掺杂、N+沉底上生长N-外延层第三部分的知识点比较繁多而且是考试重点，在理解内容的基础上多总结，对比各个知识点总结出规律，得出相关结论。

半导体光电催化技术.

半导体光电催化第一章 1.原子轨道相互交迭情况原子钟的电子分布在内外层电子轨道上，每一层轨道对应确定的能量。当原子相互接近并形成晶体时，不同原子的内外壳层。电子轨道之间就有一定的交迭，相邻原子最外层轨道交迭最多，内层轨道交迭最少。当原子组成晶体后，由于原子轨道的交迭，电子不再完全局限在某一个原子钟，它可以转移到相邻原子上去，而且可以从邻近的原子轨移到更远的原子上去，以致任何一个电子可以在整个晶体中以一个原子转移到另一个原子，不再属于某个原子所有，这即晶体中的电子共有化运动。 2.用能级的形式解释能带禁带：在相邻两个能带之间的区域中，不存在电子占有的能级，将这两个能带间的区域称为禁带。每个能带和禁带的宽度是由各种晶体的具体原子结构和晶体结构所决定的。禁带宽度为零点几到几个电子伏。由于可得出①同一晶体的某个能带，其宽度一定，这是因为能带宽度主要取决于电子轨道的交迭程度。对同一晶体，原子间距是常数，所以各轨道的交迭程度一定。②同一晶体的不同能带，上面的宽，下面的窄。这是因为上面的能带与原子的外层轨道相对应，外层轨道交迭多，能带就宽，内层轨道交迭少，能带就窄。由此可见，能带的宽窄实际上反映了电子共有化的自由程度。 3.满带：能带全部被电子填满。内层电子轨道对应的能带。零带：能带中可占据能级全部是空的。价带：价电子所处的能带，最高电子占有能带。（HDMO），可能是全部填满或部分填满。导带：最低空能带（LLIMO） 4.能带对不同材料的解释（对导体，半导体电导率的差别）按电阻来分：金属导体p<10-6Ω·m绝缘体p>107Ω·m半导体10-6

半导体器件工艺与物理期末必考题材料汇总

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，其中发生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。 6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。二、简答题 1、发射区重掺杂效应及其原因。答：发射区掺杂浓度过重时会引起发射区重掺杂效应，即过分加重发射区掺杂不但不能提高注入效率γ，反而会使其下降。原因：发射区禁带宽度变窄和俄歇复合效应增强

包络检波器的设计与实现

2013~2014学年第一学期《高频电子线路》课程设计报告题目：包络检波器的设计与实现专业：电子信息工程班级：11电信1班姓名：指导教师：冯锁电气工程学院 2013年12月12日

任务书

摘要调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。为了生动直观的分析检波电路，利用了最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验,Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段,是一种很好的选择,可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解,从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。

目录第1章设计目的及原理 (4) 1.1设计目的和要求 (4) 1.1设计原理 (4) 第2章指标参数的计算 (8) 2.1电压传输系数的计算 (8) 2.2参数的选择设置 (8) 第3章 Multisim的仿真结果及分析 (11) 总结 (16) 参考文献 (17) 答辩记录及评分表 (18)

晶体检波器工作原理

实验十八微波测量二实验目的 1、深理解谐振腔结构变化对谐振频率的影响—谐振腔的微扰 2、测量样品的电容率 3、学会晶体检波器的定标方法 4、学会测量微波阻抗的方法实验原理微波技术是一门近代尖端科学技术，也是一种重要的科研手段。雷达、微波中断通讯和卫星通讯已为大家所熟知。例如，利用微波与物质的相互作用所产生的物理现象，发展了微波核磁共振技术，可研究原子、分子超精细能级及测定与此有关的物理量。又如，作为时间基准的原子钟i，有着比天文钟高得多的准确度和稳定性。在射电天文学、等离子体参量测量、遥测遥感技术、约瑟夫森效应等方面都要用到微波。此外，微波作为加热用能源，在工业、农业、医疗、食品烹调有着越来越广泛的运用并已进入我们日常生活中。利用微波测量技术既可以测量元件的特性又可以测量物质特性，而微波测量技术中核心元件为晶体检波器，为此应掌握其检测原理和方法。 1、晶体检波器的检波率在很多情况下只需测量微波功率的相对值大小时可用晶体二极管检波器来测量和指示微波功率，与利用功率计测量比较设备可大为简化。由于节型二极管的工作频率教低，因此在微波段常采用点接触式多晶硅二极管，其工作原理与普通二极管完全一样，常见的有三种，如图所示：（1）（2）（3）

微波晶体二极管检波器晶体检波器应放在传输系统中高频电场最请的位置，同时要达到匹配状态，在传输系统中安放晶体二极管的装置为晶体检波座，分为波导晶体座和同轴晶体座两种，其结构如图所示：波导晶体座同轴晶体座晶体检波座晶体二极管的伏—安特性是非线性的，其输出功率与微波电场之间的关系为： n kE I= n为检波律，在信号的功率较小时，2 n即平方率检波，即晶体管的输出电流 ≈ 与微波功率成正比，当功率较大，则偏离平方律。晶体管的检波特性如图所示：晶体检波特性

半导体光电效应及其应用

半导体光电效应及其应用量子力学无疑是20世纪最伟大的科学成就之一，它的诞生是人类对自然界，尤其对微观世界的认识有了质的飞跃，对许多造福人类的高新技术的发展起了奠基、催生和巨大的推动作用。自20世纪中期开始，电子工业取得了长足的进步，目前已成为世界上最大的产业，而其基础为半导体材料。为了适应电子工业的巨大需求，从第一代半导体材料：硅、锗（1822年，瑞典化学家白则里用金属钾还原氟化硅得到了单质硅。）发展到第二代半导体材料：Ⅲ——Ⅴ族化合物，再到现在的第三代半导体材料：宽带隙半导体。半导体领域取得了突飞猛进的发展。一、光电效应光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。这一现象是 1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。1905年，爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从而也证明了光量子理论。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，物体在光的照射下光电子飞到物体外部的现象，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，物体受光照射后，其内部的原子释放出电子并不溢出物体表面，而是仍留在内部，称为内光电效应。内、外光电效应在光电器件和光电子技术中具有重要的作用，根据这些效应可制成不同的光电转换器件（光敏器件）。通过大量的实验总结出光电效应具有如下实验规律： 1、每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长

峰值检波器电路原理

三极管恒流源电路恒流源的输出电流为恒定。在一些输入方面如果应用该电路则能够有效保护输入器件。比如RS422通讯中采用该电路将有效保护该通讯。在一定电压方位内可以起到过压保护作用。以下引用一段恒流源分析。恒流源是输出电流保持不变的电流源，而理想的恒流源为： a)不因负载(输出电压)变化而改变。 b)不因环境温度变化而改变。 c)内阻为无限大。恒流源之电路符号：理想的恒流源实际的流源理想的恒流源，其内阻为无限大，使其电流可以全部流出外面。实际的恒流源皆有内阻R。三极管的恒流特性：

从三极管特性曲线可见，工作区内的IC受IB影响，而VCE对IC的影响很微。因此，只要IB值固定，IC亦都可以固定。输出电流IO即是流经负载的IC。电流镜电路Current Mirror：电流镜是一个输入电流IS与输出电流IO相等的电路： Q1和Q2的特性相同，即VBE1 = VBE2，β1 = β2。优点：三极管之β受温度的影响，但利用电流镜像恒流源，不受β影响，主要依靠外接电阻R经 Q2去决定输出电流IO（IC2 = IO）。例：三极管射极偏压设计范例1:

从左边看起:基极偏压所以 VE=VB - 0.6=1.0V 又因为射极电阻是1K,流经射极电阻的电流是所以流经负载的电流就就是稳定的1mA 范例2.

这是个利用稳压二极管提供基极偏压5.6V VE=VB - 0.6=0.5V 流经负载的电流范例3. 这个例子有一点不同:利用PNP三极管供应电流给负载电路.首先,利用二极管0.6 V的压降,提供8.2 V基极偏压(10 – 3 x 0.6 = 8.2). 4.7 K电阻只是用来形成通路,而且不希望(也不会)有很多电流流经这个电阻。 VE=VB + 0.6=8.8V PNP晶体的560欧姆电阻两端电位差是1.2V, 所以电流是2mA 晶体恒流源应用注意事项如果只用一个三极管不能满足需求,可以用两个三极管架成:

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

包络检波器的设计与实现

目录前言 (1) 1 设计目的及原理 (2) 1.1设计目的和要求 (2) 1.1设计原理 (2) 2包络检波器指标参数的计算 (6) 2.1电压传输系数的计算 (6) 2.2参数的选择设置 (6) 3 包络检波器电路的仿真 (9) 3.1 Multisim的简单介绍 (10) 3.2 包络检波电路的仿真原理图及实现 (10) 4总结 (13) 5参考文献 (14)

前言调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，对普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。为了生动直观的分析检波电路，利用最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验。Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段，是一种很好的选择，可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解，从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。