半导体的特性篇1
关键词：二极管；伏安特性；实验
中图分类号：G633.7
文献标识码：a
文章编号：1003-6148（2013）4（S）-0026-2
1教学目标
知识与技能会用多用电表测定半导体二极管的正极和负极：学会自主设计电路测定非线性元件的伏安特性。会自主设计数据表格，处理数据。选取坐标，描绘i-U图；提升学生的自主探究实验的能力。
过程与方法通过自主实验，让学生体验科学的探究方法：能用实验手段对已学知识进行论证：学会绘图处理数据的基本方法。
情感态度和价值观培养学生科学、严谨、求实的实验态度；提升学生的物理学习素养；激发学生的学习兴趣；点燃学生对探索未知原理的激情。
2教学准备
学生了解二极管的种类，及半导体二极管的基本构造；学生已完成测量小灯泡伏安特性实验，具备自主设计电路、完成实验、处理数据能力；学生自主学习了多用电表的使用方法。
教师准备实验器材；制作多媒体ppt；设计教学、教法。
3教学器材
多媒体，直尺，电脑；实验用具：半导体二极管、多用电表、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、开关、导线等。
4教学流程
4.1课程引入
二极管种类繁多，如半导体二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管、限幅二极管灯等。由于实验器具的限制，我们本课题的研究对象限于——半导体二极管。
半导体二极管的主要构造：pn结。
4.2明确本节课任务
课本知识：半导体二极管具有单向导通性，是非线性元件。
阶段二的任务：通过实验，测绘半导体二极管的伏安特性曲线，证明它是非线性元件且具有单向导通性。
4.3提出问题
问题一：应用你现有的何种测量工具，可以快速的判断半导体二极管的正极与负极？
答案：应用多用电表。
问题二：如何设计实验电路来测定半导体二极管的伏安特性？
4.4设计表格记录数据
正向：
4.5开始实验
学生分组，自主完成实验；教师给予必要指导。
4.6实验结束
学生自主完成数据记录及伏安特性图测绘：
教师请同学汇报数据，教师现场演示用eX-CeL电脑作i-U图，评价学生测量结果。
4.7实验结论
半导体二极管具有单向导通性：
根据半导体二极管的伏安特性曲线图可判定其为非线性元件。
4.8提出问题
问题三：在测半导体二极管正向伏安特性的实验过程中。是不是二极管两端一有电压就立刻有电流通过？
答案：不是，当电压达到一定数值时，才开始有电流通过。这个电压的数值称为半导体二极管的开启电压Uon
4.9实验拓展
类似于开启电压Uon，半导体二极管还有很多性能参数指标。正是由于不同的二极管有着不同的各项性能指标，使得二极管在电子电路中有着广泛的用途。
半导体的特性篇2
关键词：半导体，超晶格，集成电路，电子器件
1.半导体材料的概念与特性
当今，以半导体材料为芯片的各种产品普遍进入人们的生活，如电视机，电子计算机，电子表，半导体收音机等都已经成为我们日常所不可缺少的家用电器。半导体材料为什么在今天拥有如此巨大的作用，这需要我们从了解半导体材料的概念和特性开始。
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质，在某些情形下具有导体的性质。半导体材料广泛的应用源于它们独特的性质。首先，一般的半导体材料的电导率随温度的升高迅速增大，各种热敏电阻的开发就是利用了这个特性；其次，杂质参入对半导体的性质起着决定性的作用，它们可使半导体的特性多样化，使得pn结形成，进而制作出各种二极管和三极管；再次，半导体的电学性质会因光照引起变化，光敏电阻随之诞生；一些半导体具有较强的温差效应，可以利用它制作半导体制冷器等；半导体基片可以实现元器件集中制作在一个芯片上，于是产生了各种规模的集成电路。这种种特性使得半导体获得各种各样的用途，在科技的发展和人们的生活中都起到十分重要的作用。
2.半导体材料的发展历程
半导体材料从发现到发展，从使用到创新，也拥有着一段长久的历史。在20世纪初期，就曾出现过点接触矿石检波器。1930年，氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用，使半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成，成为半导体的研究得到重大突破。50年代末，薄膜生长技术的开发和集成电路的发明，使得微电子技术得到进一步发展。60年代，砷化镓材料制成半导体激光器，固溶体半导体材料在红外线方面的研究发展，半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研究成功，使得半导体器件的设计与制造从“杂志工程”发展到“能带工程”，将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展，砷化镓和磷化铟等半导体材料得成为焦点，用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件等；近些年，新型半导体材料的研究得到突破，以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出其超强优越性，被称为it产业新的发动机。
3.各类半导体材料的介绍与应用
半导体材料多种多样，要对其进一步的学习，我们需要从不同的类别来认识和探究。通常半导体材料分为：元素半导体、化合物半导体、固溶体半导体、非晶半导体、有机半导体、超晶格半导体材料。不同的半导体材料拥有着独自的特点，在它们适用的领域都起到重要的作用。
3.1元素半导体材料
元素半导体材料是指由单一元素构成的具有半导体性质的材料，分布于元素周期表三至五族元素之中，以硅和锗为典型。硅在在地壳中的含量较为丰富，约占25%，仅次于氧气。硅在当前的应用相当广泛，它不仅是半导体集成电路、半导体器件和硅太阳能电池的基础材料，而且用半导体制作的电子器件和产品已经大范围的进入到人们的生活，人们的家用电器中所用到的电子器件80%以上元件都离不开硅材料。锗是稀有元素，地壳中的含量较少，由于锗的特有性质，使得它的应用主要集中于制作各种二极管，三极管等。而以锗制作的其他器件如探测器，也具备着许多的优点，广泛的应用于多个领域。
3.2化合物半导体材料
通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体，即是指由两种或两种以上元素确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构的半导体性质。化合物半导体材料种类繁多，按元素在元素周期表族来分类，分为三五族（如砷化镓、磷化铟等），二六族（如硒化锌），四四族（如碳化硅）等。如今化合物半导体材料已经在太阳能电池、光电器件、超高速器件、微波等领域占据重要的位置，且不同种类具有不同的性质，也得到不同的应用。。
3.3固溶体半导体材料
固溶体半导体材料是某些元素半导体或者化合物半导体相互溶解而形成的一种具有半导体性质的固态溶液材料，又称为混晶体半导体或者合金半导体。随着每种成分在固溶体中所占百分比（X值）在一定范围内连续地改变，固溶体半导体材料的各种性质（尤其是禁带宽度）将会连续地改变，但这种变化不会引起原来半导体材料的晶格发生变化.利用固溶体半导体这种特性可以得到多种性能的材料。
3.4非晶半导体材料
非晶半导体材料是具有半导体特性的非晶体组成的材料，如α-硅、α-锗、α-砷化镓、α-硫化砷、α-硒等。。这类材料，原子排列短程有序，长程无序，又称无定形半导体，部分称作玻璃半导体。非晶半导体按键合力的性质分为共价键非晶半导体和离子键非晶半导体两类，可用液相快冷方法和真空蒸发或溅射的方法制备。在工业上，非晶半导体材料主要用于制备像传感器、太阳能电池薄膜晶体管等非晶半导体器件。
3.5有机半导体材料
有机半导体是导电能力介于金属和绝缘体之间，具有热激活电导率且电导率在10-10～100S·cm的负一次方范围内的有机物，如萘蒽、聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物等.其中聚丙烯腈等有机高分子半导体又称塑料半导体。有机半导体可分为有机物、聚合物和给体-受体络合物三类。相比于硅电子产品，有机半导体芯片等产品的生产能力较差，但是拥有加工处理更方便、结实耐用、成本低廉的独特优点。目前，有机半导体材料及器件已广泛应用于手机，笔记本电脑，数码相机，有机太阳能电池等方面。
3.6超晶格微结构半导体材料
超晶格微结构半导体材料是指按所需特性设计的能带结构，用分子束外延或金属有机化学气相沉积等超薄层生产技术制造出来的具有各种特异性能的超薄膜多层结构材料。由于载流子在超晶格微结构半导体中的特殊运动，使得其出现许多新的物理特性并以此开发了新一代半导体技术。。当前，对超晶格微结构半导体材料的研究和应用依然在研究之中，它的发展将不断推动许多领域的提高和进步。
4.半导体材料的发展方向
随着信息技术的快速发展和各种电子器件、产品等要求不断的提高，半导体材料在未来的发展中依然起着重要的作用。在经过以Si、Gaas为代表的第一代、第二代半导体材料发展历程后，第三代半导体材料的成为了当前的研究热点。我们应当在兼顾第一代和第二代半导体发展的同时，加速发展第三代半导体材料。目前的半导体材料整体朝着高完整性、高均匀性、大尺寸、薄膜化、集成化、多功能化方向迈进。随着微电子时代向光电子时代逐渐过渡，我们需要进一步提高半导体技术和产业的研究，开创出半导体材料的新领域。相信不久的将来，通过各种半导体材料的不断探究和应用，我们的科技、产品、生活等方面定能得到巨大的提高和发展！
参考文献
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[4]半导体技术天地.2ic.cn/html/bbs.html.
半导体的特性篇3
半导体物理学是以半导体中原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子运动过程为研究对象的学科，是固体物理的一个重要组成部分，凝聚态物理的一个活跃分支[1]。半导体物理学是一门公认的难教、难学的课程，为了提高半导体物理学的教学质量，相关院校的教师们提出了许多有益的建议和有效的方法，如类比学习法[2]、多媒体教学法、市场导向法[3]等。基于提高课堂效率、改善半导体物理学课程的教学效果的目标，作者在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学的教学中，对传统的课堂教学模式进行改革，在半导体物理学的课堂教学中采用“学案导学”教学模式，该文就“学案导学”教学模式在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学课程教学实践作一简述，供同行参考。
1半导体物理学课程教学模式改革的必要性和迫切性
传统半导体物理学的主要内容包含半导体的晶格结构、半导体中的电子状态、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布、非平衡载流子及载流子的运动规律、p―n结、异质结、金属半导体接触、表面及miS结构等半导体表面和界面问题以及半导体的光、热、磁、压阻等物理现象[4]。但是近年来半导体物理发展迅猛，新现象、新理论、新的研究领域不断涌现。上世纪50～60年代，属于以固体能带理论、晶格动力学理论、金属―半导体接触理论、p-n结理论和隧道效应理论为主的晶态半导体物理时代；70～80年代则形成半导体超晶格物理、半导体表面物理和非晶态半导体物理三足鼎立的格局；90年代以后，随着多孔硅、C60以及碳纳米管、纳米团簇、量子线与量子点微结构的兴起，纳米半导体物理的研究开始出现并深化；现在，以Gan为主的第三代半导体、有机聚合物半导体、光子带隙晶体以及自旋电子学的研究，使半导体物理研究进入一个新的里程[5]。
半导体物理学是材料科学工程专业（光伏方向）的核心专业课程，是太阳能电池原理等后续专业课程的基础。它是一门理论性较强同时又和实践密切结合的课程。要透彻学习半导体物理学，既要求有较强的数学功底，熟悉微积分和数理方程；又要求有深厚的物理理论基础，需要原子物理、统计物理、量子力学、固体物理等前置课程作为理论基础。由于材料科学工程（光伏方向）培养目标侧重于培养光伏工程专业技术人才，而不是学术型的研究人才，在课程设置方面有自己的独特要求，学生在学习半导体物理之前，没有系统学习过数学物理方程、量子力学、固体物体、统计物理等专业课程，所以理论基础极其薄弱，这给该门课程的教学带来极大的困难和挑战。而且半导体物理的理论深奥，概念多，公式多，涉及知识范围广，理论推导复杂，沿用“教师讲学生听”的传统课堂教学模式，学生学习兴趣不高，直接的结果就是课程教学质量较低，教学效果不好，学生学习普遍被动。面对发展迅猛的半导体物理和目前教学现状，如果不对“教师讲、学生听”的半导体物理学的课堂教学模式进行改革，难以跟上形势的发展。为此教师要在半导体物理学教学中采用了“学案导学”教学模式。
2“学案导学”导学教学模式在半导体物理课程教学中的实施过程
“学案导学”教学模式由“学、教、练、评”四个模块构成。“学”，就是学生根据教师出示的教学目标、教学重点、教学难点，通过自学掌握所学内容。“教”，就是教师讲重点、难点、讲思路等。“练”，就是通过课堂训练和课后练习相结合，检验学习效果。“评”，就是通过教师点评方式矫正错误，总结方法，揭示规律。“学案导学”教学模式相对于传统教学模式的改革绝不是一蹴而就的课堂教学形式的简单改变，而是一项复杂的系统工程，包括教学模式的总体目标确定、教学内容的重新构建、导学案的编写、课堂教学过程的实施。
2.1半导体物理学“学案导学”教学模式总体目标的确定
半导体物理学课堂教学模式创新的总体目标是：以材料科学工程专业（光伏方向）人才培养方案和半导体物理学课程教学大纲依据，以学生为主体，以训练为主线，以培养学生的思维方式、创新精神和实践能力为根本宗旨，倡导自主、合作、探究的新型学习方式，构建自主高效的课堂教学模式；注重学生的主体参与，体现课堂的师生互动和生生互动，关注学生的兴趣、动机、情感和态度，突出学生的思维开发和能力培养；针对学生的不同需求，实行差异化教学，面向全体，分层实施。
2.2根据人才培养方案构建合理有效的教学内容
半导体物理学的教材种类较多，经典教材包括：黄昆、谢希德主编的《半导体物理》（科学出版社出版）；叶修良主编《半导体物理学》（高等教育出版社出版）；刘恩科、朱秉生主编《半导体物理学》（电子工业出版社出版）。该校教研组经过认真分析，选择刘恩科主编的《半导体物理学》第7版作为教材，该书内容极其丰富，全书共分13章，前五章主要讲解晶体半导体的结构、电子的能带、载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子理论等基础知识，第6章讲pn结理论，第7章讲金属和半导体的接触性能、第8章讲半导体的表面理论、第9章讲半导体的异质结构，第10、11、12章讲解半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应，第13章讲解非晶态半导体的结构和性质；该教材理论性很强，有很多繁杂的数学推导，要真正掌握教材所讲内容，需要深厚的数学功底和物理理论功底。该校材料科学工程专业（光伏方向）立足于培养光伏工程的应用型人才，学生理论功底较为薄弱，故我们对理论推导不做过高的要求，但对推导的结果要形成定性的理解。具体要求学生掌握半导体物理学的基本理论、晶体半导体材料的基本结构、半导体材料基本参数的测定方法。根据人才培养方案的要求，我们确定的主要理论教学内容有：（1）半导体中的电子状态；（2）半导体中的杂质和缺陷能级；（3）半导体中载流子的统计分布；（4）半导体的导电性；（5）非平衡载流子理论；（6）pn节；（7）金属和半导体接触；（8）半导体表面理论。对半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应以及非晶态半导体不做要求。在课程实践方面我们开设四个实验：（1）半导体载流子浓度的测定；（2）少数载流子寿命的测量；（3）多晶硅和单晶硅电阻率的测量；（4）pn节正向特性的研究和应用。
2.3立足学生实际精心编写导学案
“导学案”是我们指导学生自主学习的纲领性文件，对每个教学内容都精心编写了“导学案”。“导学案”主要包括每章节的主要内容、课程重点、课程难点、基本概念、基本要求、思考题等六个方面的内容。以“半导体中的电子状态”为例，我们编写的导学案如下：
2.3.1本节主要内容
原子中的电子状态：
（1）玻耳的氢原子理论；（2）玻耳氢原子理论的意义；（3）氢原子能级公式及玻耳氢原子轨道半径；（4）索末菲对玻耳理论的发展；（5）量子力学对半经典理论的修正；（6）原子能级的简并度。
晶体中的电子状态：
（1）电子共有化运动；（2）电子共有化运动使能级分裂为能带。
半导体硅、锗晶体的能带：
（1）硅、锗原子的电子结构；（2）硅、锗晶体能带的形成；（3）半导体（硅、锗）的能带特点
2.3.2课程重点
（1）氢原子能级公式，氢原子第一玻耳轨道半径，这两个公式还可用于类氢原子。（今后用到）
（2）量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方。电子的状态可用四个量子数表示。
（3）晶体形成能带的原因是由于电子共有化运动。
（4）半导体（硅、锗）能带的特点：
①存在轨道杂化，失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带，上能带称为导带，下能带称为价带。
②低温下，价带填满电子，导带全空，高温下价带中的一部分电子跃迁到导带，使晶体呈现弱导电性。
③导带与价带间的能隙（energygap）称为禁带（forbiddenband），禁带宽度取决于晶体种类、晶体结构及温度。
④当原子数很大时，导带、价带内能级密度很大，可以认为能级准连续。
课程难点：原子能级的简并度为（2l+1），若记入自旋，简并度为2（2l+1）；注意一点，原子是不能简并的。
基本概念：电子共有化运动是指原子组成晶体后，由于原子壳层的交叠，电子不再局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到另一个原子上去。因而，电子将可以在整个晶体中运动，这种运动称为电子的共有化运动。但须注意，因为各原子中相似壳层上的电子才有相同的能量，电子只能在相似壳层中转移。
基本要求：掌握氢原子能级公式和氢原子轨道半径公式；掌握能带形成的原因及电子共有化运动的特点；掌握硅、锗能带的特点。
思考题：（1）原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同，原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。（2）晶体体积的大小对能级和能带有什么影响。
2.4以学生为主体组织课堂教学
在每次上课的前一周，我们将下周要学习的内容的导学案印发给学生，人手一份，让学生按照导学案的要求先在课余时间提前预习，对一些基本概念要有初步的理解，对该课内容要形成基本的认识。比如，我们在学习“半导体中的电子状态”这一内容时，要求学生通过预习要清楚：孤立原子中的电子所处的状态是怎样的；晶体中的原子状态又是怎样的；半导体硅、锗的能带有何特点。在课堂教学中我们的教学组织程序是一问、二讨论、三讲解、四总结。一问，是指通过提问，抽取个别同学回答问题，了解学生的自主学习情况。二讨论是指让同学们就教师提出的问题开展自主深入的讨论。例如就晶体中电子的状态这一问题，让学生讨论什么是共有化运动；电子的共有化远动是如何产生的；电子的共有化运动有何特征；电子的共有化运动如何使能级分裂为能带。让学生畅所欲言，充分发表自己的意见，教师认真聆听，发现学生的错误认识，为下一步的讲解做好准备。三讲解是指就三个方面的知识进行讲解，其一是就学生讨论过程中的错误认识和错误观点及时的纠正；其二是对学生不具备的理论知识进行补充讲解，例如学生不具备量子力学基础，就要给学生补充讲解量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方，电子的状态可用四个量子数表示；其三是就难点进行讲解，比如原子能级的简并度，学生理解起来较为困难，就需要教师深入细致地讲解；四总结就是归纳本堂课要掌握的重点知识，那些基本概念必须掌握，那些基本公式必须会应用。
半导体的特性篇4
关键词：半导体工业废水；雨污混接；氟离子浓度；污染特征因子
中图分类号：X522文献标识码：a文章编号：16749944（2014）02019603
1引言
随着经济的快速发展，我国半导体行业在全球电子整机产品向中国转移的过程中得到了快速发展，半导体企业纷纷在中国建立生产基地[1]。2006～2012年，我国半导体产业的销售额由1726.8亿增加至3528.5亿元，占国内半导体市场的份额由30.4%上升到36.1%，其占国际市场的份额也由8.79%上升至19.56%[2]。半导体生产在给我国带来经济利益的同时也带来了新的环境问题。在半导体制造业生产过程中，氢氟酸被大量使用。氢氟酸由于其氧化性和腐蚀性已成为氧化和刻蚀工艺中使用到的主要溶剂，同时在芯片制造、化学机械研磨、清洗硅片及相关器皿过程中也多次用到[3]，因此半导体工业废水中往往含有较高浓度的氟离子。过高的氟离子进入水体不仅会对人体的牙齿、骨骼及生殖系统造成危害[4，5]，同时也会影响植物对磷的吸收，增强金属铝在土壤中的溶解，导致氟、铝对植物的双重危害[6～8]。
为进一步改善水体水质，我国很多城市虽已投入大量人力、物力和财力将合流制排水系统改造为分流制排水系统，但上海、武汉及深圳等城市的实际运行效果并不明显，其中雨污混接是重要原因[9～11]，而工业废水正是重要的雨污混接类型之一。本文拟探索将氟离子作为半导体工业废水的污染特征因子，以便为后续雨污混接系统混接溯源、混接水量比例计算和改造工程的顺利进行提供技术指导。
2实验及样品分析方法
2.1实验用水来源
实验用水为上海市有代表性的集成电路和印制电路板等半导体工业企业处理后的生产废水、某独立排水系统区域内的地下水、地表水（周围河水）及雨水泵站末端出流。
2.2样品采集方法
借鉴epa针对污染特征因子的采样方法，在半导体企业正常生产时期内，每半小时在总排口进行水样采集，共采集20个批次有效水样；
其它类型的水样为每小时采集一次，共采集10个批次有效水样，且水样采集前48h和采集时间内为晴天[12]。
2.3实验仪器
分析仪器：Fa2004n电子天平、agilent720eS等离子体发射光谱仪（iCp）、紫外分光光度计、磁力搅拌器、移液枪、滴定仪、雷磁pXSJ-216型氟离子计等。
2.4分析项目及检测方法
CoDCr、氨氮、硬度、表面活性剂、氰化物等采用国家标准方法进行检测，氟离子浓度采用氟离子计进行检测，铜、锌等金属离子用iCp检测。
3试验结果与分析
3.1不同类型水质中氟离子浓度比较
半导体工业企业生产废水经过物化和生化处理后，氟离子浓度虽然可以达到上海市半导体行业污染物排放标准，但其数值仍然相对较大。
如图1所示，印制电路板企业处理后的生产废水氟离子浓度为1.55～11.64mg/L，集成电路企业废水处理后氟离子浓度为6.92～11.99mg/L，这与戴荣海等得出的集成电路产业废水处理后氟离子浓度的水平是相当的[13]。虽然其总体已满足达标排放的要求，但相较其它类型的水体，氟离子浓度是异常的高。如图2所示，地表水、生活污水、地下水中氟离子浓度虽各在一定的范围内，但其总体水平都很低，均值浓度不超过2mg/L，远低于半导体工业企业废水中氟离子浓度。
3.2氟离子作为半导体工业废水污染特征因子的可行性分析
目前国内外关于半导体工业废水的污染特征因子研究很少或没有。美国epa雨水系统混接调查技术指南中也只是罗列出部分工业生产过程中可能的污染特征因子，如表1所示。根据半导体工业企业的一般工艺过程，氟离子是可能的污染特征因子之一，同时铬、铜、锌和氰化物等也可能成为污染特征因子。
3.3氟离子浓度指标用于半导体工业废水雨污混接比
4结论与建议
（1）氟离子浓度可作为以印制电路板和集成电路为主的半导体工业废水的污染特征因子，其浓度均值为7.3mg/L，远高于其它类型的水质。
（2）氟离子浓度可作为半导体工业废水污染特征因子用于雨污混接问题中混接水量的计算，但由于在混接类型的确定过程中进行了简化处理，且浓度数据是以均值代入，因此只能得到相对比较接近的混接水量比例。
（3）针对以印制电路板和集成电路为主的半导体工业废水，可应用氟离子浓度作为污染特征因子用于雨污混接的混接源诊断。若要计算混接水量比例，需事先对研究范围内的工业企业进行分析，同时还需选择相对独立的排水系统，便于水量和污染特征因子的守恒计算。
（4）严控半导体工业废水的排放，以防止其混入雨水管网或其它水体中，造成高浓度的氟离子威胁人体健康和危害生态环境的不良影响。参考文献：
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半导体的特性篇5
themoSSystem
2015
iSBn9781107005938
氧化物半导体是具有半导体特性的一类氧化物。氧化物半导体的电学性质与环境气氛有关。导电率随氧化气氛而增加称为氧化型半导体，是p型半导体;电导率随还原气氛而增加称为还原型半导体，是n型半导体;导电类型随气氛中氧分压的大小而成p型或n型半导体称为两性半导体。
本书主要介绍了金属氧化物半导体的结构、顶尖的模型、新颖的现象、目前遇到的瓶颈和挑战以及金属氧化物半导体系统在晶体管方面的应用、性能提升等内容。基于基础的静电学理论，书中介绍了理想化的金属氧化物半导体系统、物理性质、高介电氧化物的电学性质、介电常数，以及高介电材料的物理性质表征方法等内容。
全书共3部分，14章。1.前言，介绍了金属氧化物半导体技术的发展、高介电材料、金属氧化物半导体的表征等内容。第1部分基本性质，含第2-5章：2.金属氧化物半导体体系的基本性质;3.栅层叠的基本性质;4.金属氧化物半导体材料界面的电子状态;5.块状氧化物陷阱对电子的捕获能力。第2部分表征技术，含第6-9章：6.费米探针技术对材料电学性能的表征方法;7.材料在热流状态下的电学性能表征;8.氧化物或硅的能级排列表征方法：内部光电效应和X光光电子能谱（XpS）表征;9.基于电子自旋的方法介绍。第3部分金属氧化物半导体系统，含第10-14章：10.二氧化硅介电材料的金属氧化物半导体系统;11.高介电材料的金属氧化物半导体系统;12.金属栅极相关内容介绍;13.栅氧化层的电子传输特性及电流泄露;14.高迁移率通道材料中的金属氧化物半导体系统研究。
本书的作者olofengstrm供职于瑞典哥德堡的查尔姆斯工业大学，在超级电容器、金属氧化物半导体技术和传感器等领域有很多研究成果，主要研究半导体量子结构和界面。
本书的读者群为电子学、电子元器件、金属材料、纳米电子器件等专业的学生及研究人员。
彭金平，博士生
（国家纳米科学中心）
pengJinping，ph.D
半导体的特性篇6
关键词半导体制冷珀尔贴效应恒温箱制冷片驱动电路
中图分类号：tn37文献标识码：a
0引言
便携式样品恒温箱是卫生防疫、医学、农林畜牧、生物实验、工业化工等行业和大专院校、科研机构、部门实验室或生产单位的重要的实验设备。由于便携式样品恒温箱具有特定的使用范围和专业性强的特点，因此对该产品有着特别的要求。在各种制冷技术中，半导体制冷由于具有体积小、重量轻、作用速度快、可靠性高等特点，近年来在国内外得到广泛的重视，因此，半导体制冷技术在研发便携式样品恒温箱产品方面具有不可替代的优势。
1半导体制冷技术原理及其优、缺点
1.1半导体制冷原理
半导体制冷是建立在温差电效应基础上的，所以半导体制冷也称温差电制冷。如果把两种不同的金属导线的一端连在一起，另一端接上直流电源，则一端将会产生吸热（制冷）效应，另一端产生放热效应（图1），这就是著名的珀尔贴效应。
事实上，组成温差电制冷器的材料不是任意两种不同金属就能达到理想效果的。一般是取n型和p型两种半导体组件组成热电堆。图2为半导体制冷器工作原理图。
直流电流沿回路依次从n型半导体流向p型半导体，然后又从p型半导体流向n型半导体，电流这样连续流过去，半导体的a、B两端便产生吸、放热现象。如果不断地把放热端B的热量移走，那么a端就不断地向周围吸取热量，从而达到制冷之目的。
1.2半导体制冷的优、缺点
半导体制冷，它的优点十分明显：制冷迅速，操作简单，可靠性强，容易实现高精度的温度控制，无噪音污染和有害物质排放，寿命长，稳定性好等。但同时，也有其缺点：主要表现在制冷系数低，制冷量小而且电流大。半导体制冷效果主要取决于半导体材料的选择和热端散热冷却的程度。由于当今科技，特别是电子技术的飞速发展，世界各国的科技人员从改进半导体材料和开发新工艺两方面，做了大量工作，来不断提高半导体制冷的制冷系数。在一些制冷量要求小，热流量大，传统蒸气压缩制冷不方便或不经济的场合，半导体制冷得到了很多的应用。
2半导体制冷技术在便携式样品恒温箱的应用
由于半导体制冷便携式样品恒温箱采用箱体底部固定连接半导体控温元件，半导体控温元件与可充电电池固定连接，箱体的正面左上端固定连接电子温度控制及显示装置，箱体上盖和箱体内壁固定连接保温层的结构形式，箱体的背后右下端固定连接电源插孔，插入家庭交流电直接使用，也可插接到汽车点烟器上，另外，在没有交流电的情况下，还可以使用充电电池内的电能来控制温度。
2.3.2半导体制冷便携式样品恒温箱的驱动电路设计
半导体制冷便携式样品恒温箱的最核心部件是半导体制冷片的控制及驱动电路，因为半导体制冷片根据流过半导体的电流方向和大小来决定其工作状态的（电流的方向决定制冷或者制热，电流的大小决定制冷或者制热的程度和效果）。为了使半导体制冷片能够自动进行恒温控制，就必须设计好其驱动电路和控制电路。piD控制系统是目前精度较高的技术，可以用来对半导体制冷片的电流进行控制，以实现高精度的控温效果。
a、总体框图：见图5。B、基于H桥的驱动电路：见图6
当设置oUt3为高、oUt4为低电平，oUt2为低、oUt1为高电平时，Q3和Q4断开，Q1和Q2导通，电流由teC（半导体制冷片）左至右；反之oUt3为低、oUt4为高电平，oUt2为高、oUt1为低电平时，Q3和Q4导通，Q1和Q2断开，电流由右至左。通过单片机piD控制设置oUt1或者oUt4的pwm（脉冲宽度调制）波占空比，控制Q1或者Q4的导通时间来控制teC的工作时间，从而达到控温的效果。
2.3.3半导体制冷便携式样品恒温箱半导体制冷器的散热装置
热端散热冷却的程度是影响半导体制冷效果的重要因素，所以解决好散热问题对制冷效率的提高起到至关重要的作用。
半导体制冷的几种散热方式：（1）自然散热，采用导热较好的材料，做成各种散热器，利用空气的自然对流来带走热量，优点是使用方便，缺点是体积较大；（2）充液散热，它是用较好的材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温，缺点是用水不方便，浪费太大，优点是体积小，散热效果好；（3）强迫风冷散热，散热器采用的材料和自然散热器相同，使用方便，体积比自然散热小，缺点是增加一个风机，出现噪音和耗用功率；（4）“热管”散热器，是最常用的一种形式，它利用蒸发潜热快速传递热量。因此本半导体制冷便携式样品恒温箱的半导体制冷散热采用热管散热。结构设计要点：热管散热热管采用铜铝复合管制成，冷凝段很长，而蒸发段很短，工质为戊烷，自然对流散热。
3结束语
随着目前半导体制冷片已经规模化生产、大功率可充式锂电池组工艺的成熟、汽车的普及、光伏电池的普及以及高精度半导体制冷式温度控制系统技术的成熟和塑料工业的发展，为生产出轻便、节能、环保、高效的便携式样品恒温箱提供了有利条件。便携式样品恒温箱具有特定的使用环境和条件的要求，而这些要求与半导体制冷技术的特点又相符，因此半导体制冷技术在便携式样品恒温箱及其类似产品的开发必将得到广泛的应用。
参考文献
半导体的特性篇7
【关键词】半导体激光；波长；穿透力；照射时间；治疗时间；适应症；治疗特点；临床应用；穴位照射
半导体激光，以其独有的性能优势及临床特征，已被众多激光医学专家肯定。
不同激光波长对人体组织有不同的穿透力，从而导致临床疗效的差异性。半导体激光波长为650/830nm。该波长的穿透力比nd-YaG约深1.3倍，比He-ne激光约深2倍，比氩激光约深5倍，照射时可深入皮下50-70mm。能有效作用于人体深部病变组织及经络穴位，迅速产生止痛、消炎、修复及脱敏作用。在临床上，除眼睛、甲状腺、恶性肿瘤、孕妇腹部及腰骶部等禁用外，在各科均有广泛的适应症，如：感染性皮肤病（丹毒、甲沟炎、足癣感染、痔疮感染期等），闭塞性脉管炎（老烂腿）、浅层静脉炎、慢性溃疡（糖尿病、下肢静脉曲张等），带状疱疹及后遗痛、瘘管、褥疮、斑秃（圆形斑秃、脱发），酒糟鼻（丘疹脓疱期），肛周术后组织水肿，渗出及感染性创面，性病、神经性皮炎、冻疮、促进疤痕组织软化吸收。突出的疗效表现在强有力的消炎镇痛作用，尤其对于急性软组织损伤，关节部位的炎症及疼痛等，照射产生“光封闭”效应。作用快速，彻底。超过任何其他理疗设备及药物止痛，可迅速减轻病人痛苦，对皮肤及粘膜的创面，感染、溃疡等具有促进愈合，快速修复之功效；口腔科治疗牙本质过敏，具有即可止痛的效果，优于药物脱敏。2周后巩固治疗可获得持久性疗效；充分应用经络穴位的治病原理进行激光穴位照射治疗，只可用于针灸能治疗的所有疾病。在照射部件上，可进行穴位照射，痛点照射（阿是穴），肌肉附着点照射。腔内病变处（为口腔，鼻腔直接照射，创面照射，星状神经结照射等。在照射的方式上。有接触性照射，适用于穴位，痛点，肌肉附着点，星状神经结以及腔内病变处直接照射。非接触性照射，适用于创面照射，探头离创面2-3cm，等，在照明功率和时间上，有头颈部照射功率一般为200-350mw；躯干及四肢部位照射一般为300-450mw；腔内照射一般为200-350mw（因导光棒传输≧80%，故实际输出功率为160-280mw）。接触照射，每点3-5分钟，需要可延长至6-8分钟。非接触性照射，时间可适当延长至8-10分钟，具体操作时可根据病情，病人反应及医生经验灵活掌握。一般每天照射一次，5-10天为一疗程。
半导体激光血疗法能引起外周血淋巴细胞凋亡，加速血液细胞成分的新陈代谢。在进行内关等穴位照射，有即刻改善心功能的疗效，对人体外周血t淋巴细胞亚群及nK细胞有免疫双向调节作用。半导体激光治疗能促进脑损伤后记忆功能的快速修复，SoD活性有不同程度提高。mDa有不同程度降低，可减低脑损伤后氧自由基反应。
半导体激光应用到临床以后，很快受到病人的欢迎。主要治疗包括几个方面：在镇痛方面，各种神经痛是由于神经炎症引起，如枕大神经痛，椎上神经痛，三叉神经痛，肋间神经痛（特别是带状疱疹后引起的神经痛）坐骨神经痛，肩周炎，急慢性腰疼，落枕、腱鞘炎，风湿性关节炎等。都具有惊奇的疗效。在皮肤病方面，皮炎，银屑病，扁平疣，皮肤溃疡，创面愈合不良，灰指甲等，也具有良好的疗效。对糖尿病，结核病，骨髓炎和X线照射引起的顽固性溃疡及瘘道最大的溃疡面可达2×3cm大小，经照射两周后即完全痊愈。褥疮溃疡面达5×8cm经10次照射治疗也完全痊愈。在口腔科方面的应用为：治疗牙本质过敏，阿弗它口疮，剥脱性唇炎，三叉神经痛，牙髓炎，颞颌关节炎，根充后反应等等。特别是牙本质过敏，照射1-5次，其有效率达100%，显效率可达66.7%，而且安全可靠。
对于大多数慢性疼痛，结合经济穴位的照射，适当延长疗程，便能取得满意的疗效。半导体激光治疗颈背痛，照射部位为颈背臂痛点，痛区，肌肉附着点相关穴位，激光头贴紧垂直于皮肤作接触照射，输出功率120-150mw，每点3分钟，每日一次，3-5次为一疗程。能获得显著的疗效。治疗次数明显少于短波治疗。突出了照射时间短，疗程短，奏效快的特点。对于病程短的急性疼痛及痛点明确的病变，半导体激光的疗效更好，穴位照射更佳。肌张力增高的疼痛，照射该肌的附着点，对肌痉挛的缓解较满意。
半导体的特性篇8
关键词：半导体专用设备机械结构系统化模块化智能化
0.引言
科学技术的发展进步以及人们对产品质量要求的提高，在半导体专用设备设计中，为确保产品质量，提高设备综合性能，采取有效措施做好方案设计是十分必要的。另外，当前产品更新换代步伐也在不断加快，产品功能日益增多，性能复杂性增加，更新速度加快，在这样的背景下，提高产品方案设计水平更具有紧迫性。但一些设计人员对此重视程度不够，影响方案设计水平提高，跟不上时展步伐和对产品质量的要求。为转变这种情况，设计人员要提高思想认识，重视计算机辅助产品的设计绘图和设计计算，以促进产品设计水平提高，更好满足半导体专用设计需要，为产品生产和应用打下良好基础。下面将探讨半导体机械结构不同的设计方案，并对其发展前景进行展望，希望能为方案设计和发展提供参考。
1.半导体专用设备中机械结构的方案设计
在计算机辅助产品设计的引导下，再加上设计人员技术水平不断提升，当前半导体机械结构方案设计取得多种不同方案，并且每种方案具有自身显著特点和优势，具体来说，包括以下几种，实际工作中应结合具体需要合理选择。
1.1系统化设计方案。将方案设计看成由若干要素组成的系统，每个要素既独立，又相互联系，并具有层次性，方案设计时将所有要素结合起来，进而完成系统设计任务。机械结构设计应用系统化设计方案时，常用方法包括设计元素法、图形建模法、构思-设计法、矩阵设计法、键合图法。设计元素包括功能、效应、效应载体、形状元素、表面参数，五个元素确定后，产品设计特征和特征值也已经被确定下来。图形建模将设计划分为信息交换和辅助方法两个方面，实现系统结构、功能关系的图形建模。构思-设计将产品设计分为构思和设计两个方面，选择合适的结构，然后得出结构示意图。矩阵设计采用“要求-功能”逻辑树描述要求功能间的关系，然后建立关联矩阵，满足所需功能的矩阵，提高方案设计水平。键合图法将系统元件功能分为产生、消耗、转变、传递能量形式，借助键合图表达元件功能解，由键合图产生设计方案，达到完成设计任务的目的。
1.2结构模块化设计方案。定义设计任务时以功能化产品结构为基础，引用已有产品解描述设计任务，从而在设计阶段预测生产能力和费用，提高产品设计可靠性，节约方案设计和产品生产成本。功能产品结构分为产品、功能组成、主要功能组件、功能元件四个层次，并且每个模块化结构具有标准化接口，具有系统化、集成化、层次化、互换性、兼容性特征，以缩短产品设计周期，节约产品设计成本。
1.3基于产品特征知识设计方案。用计算机能识别语言描述产品的特征，设计领域的知识和经验，建立知识库和推理机制，进而实现计算机辅助产品方案设计。常用设计方案包括编码法、基于知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法，具体产品设计时根据具体需要合理选用相应的方案。
1.4智能化设计方案。根据设计方法和理论，借助三维图形软件、智能化设计软件、虚拟现实技术、多媒体、超媒体工具进行产品开发和设计。常用方法包括产品规划-构思产品、开发-设计产品、生产规划-加工和装配产品。
2.半导体专用设备中机械结构的方案发展前景
上述不同设计方案各有自身特点和优势，并具有一定联系。随着技术发展和设计理念更新，半导体机械结构设计水平将进一步取得发展和进步，对产品生产和制造发挥积极作用。
2.1各方案的特点。上述不同设计方案各有自身特点，满足半导体设计需要，产品设计时应结合具体需要合理选择不同方案。系统化设计方案将方案设计由抽象到具体进行层次划分，制定每一层设计目标和方法，将各层次有机联系在一起，推动整个方案设计系统有序进行，并确保系统设计有规律和方法可以遵循，促进方案设计水平提高。结构模块化设计对不同模块进行组合，进而完成整个方案设计任务。半导体机械产品的某些组成部分功能明确，结构稳定，通过划分模块进行设计更有利于完成设计任务。并且一个实体可完成多种功能，设计的关键内容是结构模块划分和选用，设计人员需具备丰富的专业知识，并注重总结经验，才能有效完成模块化设计任务。产品方案设计无法采用纯数学演算方案，通常根据产品特征进行形式化描述，根据设计人员的专业知识和经验进行推理决策，然后才能完成设计任务，更好满足产品使用功能需要。智能化设计常用三维图形软件和虚拟现实技术，直观形象，有利于用户积极参与。但该方案系统性差，在零部件结构、形状、尺寸、位置确定时，要求设计软件具有较高的智能化程度，并且设计人员需要丰富的经验和专业技术知识。此外，这些方案并不完全孤立，不同方法又相互联系，模块化设计蕴含系统化思想，基于产品特征知识设计方案需应用系统化和模块化方法。通过不同思想和方法的合理应用，有利于简化设计流程，节约成本，确保产品设计质量。
2.2方案设计发展。随着信息技术和网络技术发展，异地协同设计方法出现，用户对产品“功能需求-设计-加工-成品”成为可能，为促进该目标实现，首先就要实现产品设计的三维可视化。由此带来的结果是，三维图形软件、智能化设计软件、多媒体技术、虚拟现实技术、超媒体工具越来越多的被应用到方案设计中，推动方案设计发展与进步，促进产品设计水平进一步提升。
2.3方案设计前景。目前，半导体机械结构方案设计朝着计算机辅助实现、智能化设计、满足异地协同设计制造需求方向迈进。有关方案设计的计算机实现方法起步较晚，技术尚未成熟，有待进一步研究和提升设计水平。为解决这些问题与不足，综合应用上述四种方法，提高方案设计水平是一种有效方法和途径，它包括机械设计、系统工程理论、人工智能理论、网络技术等多种理论和技术，这是今后需改进和完善的地方。同时还要注重总结经验，提高设计人员综合技能，加强交流与合作，进一步提高方案设计水平，推动半导体设计和产品质量提高。
3.结束语
综上所述，机械结构设计是半导体专用设备设计和生产的一项重要工作，对后续工作产生重要影响。随着设计经验总结和技术更新，方案设计水平将进一步提升。另外，设计人员还要善于总结经验，注重技术创新，加强国际交流合作，吸收最先进的设计成果，更好指导结构方案设计工作，推动半导体结构设计水平和综合性能提升。
参考文献：
[1]程建瑞，王作义.半导体设备市场的新挑战与新机遇[J].电子工业专业设备，2014（2），81-84
半导体的特性篇9
功率模块焊接和连接的最新技术水平是空白的使用一一半导体底面与顶层基材和铝（a）粗线互连的无铅焊接工艺。由于设计灵活性大、实现自动化的程序简单，铝线绑定现在己成为顶层互连的首选。遗憾的是，由于众所周知的生命周期局限的原因，铝粗线焊接成了众多设计的瓶颈。过去，利用烧结带或编织带提出了一些关于芯片顶层触点的解决方案对于1C或存储产品而言，作为粗金（au）线的替代品，铜（Cu）线绑定具有较高的适配率。还强烈希望采用较大直径的电线作为铝线的替代品，并提出了此课题的有关事项pm。铜线绑定保持了当前铝线绑定法的设计灵活性和工艺灵活性，但是粗铜线要求顶层金属化整体更加牢固，以防止功率半导体在粘合焊盘的作用下出现芯片裂纹和结构损坏。很多功率半导体制造厂正在着手解决这一问题。本文提出的连接方法的主要优势之一是这种方法可使用粗铜线绑定，无需改变半导体顶层金属化。因此，半导体制造厂可依靠现有的工艺技术和既定的金属化，在前端和后端／封装材料之间留出分隔线。于是，高可靠性功率模块完全有可能实现较快的上市时间。银烧结是一种成熟的功率半导体焊接和连接技术，｜｜J靠性很高，要求使用常见的金属化表面。例如niau、pd或ag，这些表面都很常用，大多数制造厂有售。
2绑定和焊接技术
2．1低压烧结。低压烧结接受用于生产整流器功率模块，采用这种技术，功率模块质量更好，热工特性、机械特性和电气特性优良。烧结时需要在焊接件之间涂银膏。烧结过程中，施加压力产生一层密实的银层，连接可靠。烧结过程中，当银膏中的银颗粒和有机物促使扩散力增加时，可减小施加的压力。据报道，当前的烧结工艺可在40mpa以下的压力水平完成｜6im。减小压力可生产不同规格的模块，从而增加设计灵活性，便于利用批量生产技术。2．2粗铜线绑定。铜线绑定是电力电子产品总成的大电流互连最看好的技术之一。与铝线绑定相比，铜线绑定布局灵活性高、质量过程成熟，正因为这两条原因，加快了铜线绑定的研发。与铝材相比，电线粘合互连采用铜质材料，有两大好处：（1）电流能力增加37％：（2）铜的热传导率好（比铝的热传导率高达80％）。2．3丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）。丹佛斯粘合缓冲板技术（DBB）由烧结在金属半导体顶层金属化表面上的薄铜箔组成，如图1所示。此外，替换半导体底面接口与DBC基体的凸点瓦连时，也可采用相同的烧结技术。图1烧结DBB银和铜线綁定热堆栈的横截面设计DBB吋，其尺寸要保证热机械优化，以减小由于Cte不匹配而引起的机械应力。除了铜线绑定期间可吸收能量和保护晶片的特性外，DBB还具有很多热特性和电气特性优势。采用DBB后，半导体内出现均匀的电流密度分配。由于竖向电流流动得到改善，无需在半导体上采用针脚式粘合。此部分将进一步介绍标准整流器模块和第2部分所述方法制成的相同模块之间的直接比较结果。
3结果
3．1热模拟。为了证明新封装技术的性能，我们使用热模拟软件FloweFD，对不同的设计方案进行了研宄。为了便于对结果进行比较，所有方案都采用相同的条件。图2显示的是Fem模拟的边界条件。图2第一糢拟部分和第二糢拟部分的边界条件DBB的附加热能力对Zth曲线有积极影响，w为它能储存短热能脉冲。图3所示的是不同变型（Vi？V5）不同时间（l〇ms、100ms、1000ms）的热阻抗。在烧结的DBB变型（V5）中，10ms的Zth比标准焊机技术（Vi）低大于22％。另外，DBB的热能力对Rth没有负面影响，因为它未在热源（晶片）和热沉之间的传热路径上。3．2可靠性。从以前的标准焊接模块、烧结模块和编织带模块试验中得出比较数据w。功申循环结果如阁4所示。丹佛斯标准整流器模块约有40000个循环，而采川铝线的烧结模块约有70000个循环。DBB模块至少有600000个循环，比丹佛斯标准模块好约15倍，比行业标准好约60倍mi。
4结论
引入丹佛斯焊接缓冲板（DBB）技术，可采用粗铜线绑定，完全与可靠性高的银烧结工艺兼容。结果是功率模块整体十分牢固，耐久性是同类标准模块的至少15倍，是行业标准的60倍。使用丹佛斯焊接缓冲板，半导体采用粗铜线绑定后，现在可制作出新一代功率模块，其主要益处如下：（1）芯片上可绑定粗铜线。（2）增加Zth的附加热能力，而不增加Rth。（3）铜线采用特别的冷却方式，生命周期更长或电流密度更大。（4）硅片和DBC基体之间采用烧结技术，可延长使用寿命。（5）适用于所有常见的芯片顶层金属化。采用新技术，还可缩短上市时间，最大好处是对现有已成熟并值得信赖的制造方式的影响很小。
半导体的特性篇10
关键词：半导体激光器；驱动电路；慢启动
中图分类号：tm1文献标识码：a文章编号：1006-4311（2012）04-0045-010引言
随着半导体在通信、测控、医疗、集成光学等技术领域的广泛应用，它越来越受到人们的关注，为其设计一款精度较高、性能可靠、经济、耐用的驱动电源成了我们当前最为紧要的问题，由于半导体激光器“娇贵”的特点，所使用的电源必须要在性能与质量上严格把关。
1半导体激光器转移特性
在一定温度下，当驱动电流低于阈值电流时，激光器输出光功率p近似为零，半导体激光器只能发荧光。驱动电流高于阈值时输出激光，并且光输出功率随着驱动电流的增大而迅速增加并呈线性关系。在实际应用中必须对激光二极管提出两个要求，一是较低的门限电流，二是稳定的p-i曲线。从原理上来讲，在工作物质一定的情况下，半导体激光器输出的激光频率应当由谐振腔长度和激励源的强度有关，换句话说，半导体激光器的输出频率取决于：pn结的温度和注入电流的大小。另外，由于半导体pn结相当脆弱，稍有电流冲击就会造成损害。所以在具体使用半导体激光器时，我们对其供电电路和调制电路的要求相当严格。
我们用异质结来代替同质结就可以将门限电流降低两个数量级，而对于稳定性问题目前只有通过外加恒温和光反馈等来加以改善。对一般的半导体激光器来说，激光二极管是正向结法，光电二极管是反向结法。受光后转换的光电流在电阻上以电压形式反映出射光功率的大小，添加控制电路就可以达到控制发光功率的目的。
2电路设计
试验中所用激光二极管型号为Ht670t5，该管波长为650nm，额定功率为30mw。
2.1电流源电路线性电源具有精度高、稳定度高但是效率较低的特点，但考虑到半导体激光器对电源精度的苛刻要求，而且我们设计的电源是一种小功率电源，效率低的缺点就显得不是特别重要，所以我们设计方案选择线性电源。
为了实现精度和稳定度的要求，实现抑制纹波和降低噪声的要求。设计了两级调整模块，前一级使用稳压芯片，通过扩流，输送到后一级调整模块。
市电通过电网滤波器进入变压器，降至21V（峰值），经过整流滤波（具体电路省略）后通过由稳压集成块与扩流电路组成的一级调整电路；之后，通过后级的串联—取样—反馈—调整，最后输出。
在具体恒流源电路设计中，负载不是加在它的输出端，而是加在调压器Lm317t的输入端。对于实际负载来说，调压器Lm317t的输入起恒流源作用。因为调压器输出端接的是虚假负载R1，所以不论实际负载两端电压的真实值是多少，它都消耗一个恒定不变的电流。调压器和虚假负载R1上的电压使电路总允许电压下降。负载电流由R1设定，其值等于1.25a/Ω×R1。
2.2纹波调零电路为了减小稳流电源的纹波电压，需要为电路增设纹波调零电路，在正常工作中，调节纹波调零电位器可使输出纹波电压非常小。纹波成分通过电容耦合至运放的反相输入端，在具体的纹波调零电路中，它经放大后加至调整管的基极。因此，可达到上述的效果。
2.3保护电路实际应用中，激光器很容易受到同电路其它电器干扰产生的浪涌电流的伤害，为保护激光器不受到浪涌电流的冲击，我们可以在电路中加入慢启动电路。此外，为更好的保护激光器，我们可选用2Sa1015和2SC1815等类型的吸流管，在电压源的制作过程中基本可保护激光器的安全运行。加上电压源中电网滤波器的作用，将电路制作成简单的限流型保护电路。
3实验结果
本文所设计的驱动电源，通过慢启动、纹波调零等电路，在实验室中的应用效果良好，较好的解决了半导体二极管在使用中输出功率不稳定的问题，测量结果如下：
考虑示波器的带宽限制，修正为：
电流源：
电流纹波及噪声：?燮0.1ua
电压源：
纹波：?燮0.01mV
电流纹波及噪声：?燮0.5ua
调整范围：0－500ma
参考文献：