计算传热学
Numerical Heat Transfer (NHT) Computational Fluid Dynamics (CFD)
1
Aim
To provide the engineer with the understanding and practical experience required to use commercial CFD software for solving real engineering problems
2
1
Objectives
To learn how to solve problems in fluid dynamics using a commercial CFD code To understand sufficiently the underlying fluid dynamics to appreciate the scope and limitations of the solutions To be able to assess the errors involved in CFD simulation To be able to interpret and present the results in an appropriate professional context
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主要内容
Chapter 1：Introduction 1： Chapter 2 ：Conversation laws of fluid motion and boundary conditions Chapter 3 ：Turbulence and its modeling Chapter 4 ：The finite volume method for diffusion problems Chapter 5 ：The finite method for convection-diffusion convectionproblems Chapter 6 ：Solution algorithms for pressure-velocity pressurecoupling in steady flows Chapter 7 ：Solution for discretised equations Chapter 8 ：The finite volume method for unsteady flows Chapter 9 ：Implementation of boundary conditions Chapter 10: Advanced topics and applications
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2
课程背景
谁该选这门课？ 热能、制冷、暖通的研究生 需要哪些基础？ 流体力学，高等数学，数值计算方法
5
教材
H.K.Versteeg and W.Malalasekera (2000) An Introduction to Computational Fluid Dynamics: the Finite Volume Method. Harlow, England: Pearson Education Ltd., (1st Edition). (同济图书馆O351.2-37/XV565)
6
3
备选教材
Anderson JD: Computational Fluid Dynamics —well written text excellent introduction —uses finite difference approach Ferziger J H and Peric M: Computational Methods for Fluid Dynamics —excellent treatise on finite volume method for the mathematics and fluids expert
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主要参考书(参阅教学大纲)
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ Patankar SV. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. N. Y., McGraw-Hill, Flow. McGraw1980. (同济图书馆TK124/ZP112) 同济图书馆TK124/ZP112) H.K.Versteeg and W.Malalasekera (2007) An Introduction to Computational Fluid Dynamics: the Finite Volume Method. Harlow, England: Pearson Pearson Education Ltd., (2nd Edition). (同济图书馆O351.2-37/XV565) (同济图书馆O351.2W. C. Hinds (1999) Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles. John Wiley & Sons, Inc. (同济图书馆 (同济图书馆 X51/XH662) 陶文铨 （2004）数值传热学（第2版），西安交通大学出版社。(同济图书馆 2004）数值传热学（第2版），西安交通大学出版社。( TK124/ZT264A) 陶文铨（2009）传热与流动问题的多尺度数值模拟：方法与应用，科学出版 陶文铨（2009）传热与流动问题的多尺度数值模拟：方法与应用，科学出版 社。(同济图书馆TK124/ZT264-3) 社。( 同济图书馆TK124/ZT264Fluent.Inc. （2006）Fluent6.3 User’s Guide. Fluent.Inc. 2006） User’ 李先庭，赵彬（2009）室内空气流动的数值模拟，机械工业出版社。 李先庭，赵彬（2009）室内空气流动的数值模拟，机械工业出版社。 村上周三著，朱清宇译（2007）CFD与建筑环境，中国建筑工业出版社。 村上周三著，朱清宇译（2007）CFD与建筑环境，中国建筑工业出版社。 张兆顺，崔桂香，许晓春 （2005）湍流理论与模拟，清华大学出版社。 2005）湍流理论与模拟，清华大学出版社。 Tennekes H and Lumley J L (1972) A first course in turbulence. Cambridge, Cambridge, Mass: The MIT Press. (同济图书馆O366.3/WT297) (同济图书馆O366.3/WT297)
8
4
More readings (参阅教学大纲)
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ B.E. Launder and D.B. Spalding. (1972) Lectures in Mathematical Models of Turbulence. Academic Press, London, England.(for the Standard k-ε model) (Standard k-e model, Part A)(同济图书馆O366.3/WL376) B.E. Launder and D.B. Spalding. (1974) The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3:269-289. (for the Standard k-ε model) (Standard k-e model, Part B) B.E. Launder (1988) On the computation of convective heat transfer in the complex turbulent flows. Journal of Heat Transfer, 110:1112-1128. (Standard k-e model, Part C) V.Yakhot and S.A.Orszag (1986) Renormalization group analysis of turbulence: I. basic theory. Journal of Scientific Computing, 1(1):1-51. (RNG k-e model, Part A) Yakhot V and Smith L M (1992) The renormalization group, theε expansion and derivation of turbulence models. Journal of Scientific Computing, 7(1):35-61. (RNG k-e model, Part B) L.M.Smith and W.C.Reynolds (1992) On the Yakhot-Orszag renormalization group method for deriving turbulence statistics and methods, Physics of Fluid A, 4(2):364-390. (for the RNG kε model) (RNG k-e model, Part C) V.Yakhot.,S.A.Orszag., S.Thangam., et al. (1992) Development of turbulence models using a double-expansion technique. Physics of Fluids A, 4:1510-1520. (for the RNG k-ε model)( RNG k-e model, Part D) R.A.W.M.Henkes., C.J. Hoogendoorn (1995) Comparison of exercise for computation of turbulence natural convection in enclosures. Numerical Heat Transfer, part B, 28:59-78. Reynolds W C (1976) Computation of Turbulent Flows. Annual Reviews of Fluid Mechanics, Vol. 8, pp. 183-208. Hussain A K M F and Reynolds W C (1975) Measurements in Fully Developed Turbulent Channel Flow. Transactions of ASME-Journal of Fluids Engineering, pp. 568-580, December.
9
Important websites
① https://www.doczj.com/doc/0d3716175.html,/ejournals/JFE/ Journal of Fluids Engineering ② https://www.doczj.com/doc/0d3716175.html,/ ③ https://www.doczj.com/doc/0d3716175.html,/ ④ https://www.doczj.com/doc/0d3716175.html,/ ⑤ https://www.doczj.com/doc/0d3716175.html,/ Fluent User Manual
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5
Important Journals
Transactions of ASME Journal of Fluids Engineering Journal of Engineering for Gas Turbines Journal of Heat Transfer AIAA Journal Journal of Fluid Mechanics Proceedings of the IMechE
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学习与授课点滴
学：
自学 动手 作业 教 学 方 式 教师授课
学生实践
考核：
平时作业：独立完成 期末考试 讨论，学生 presentation
授课：
画龙点睛 经验所得
参阅教学大纲
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Available Commercial Codes
Fluent AirPak FIDAP FIELDVIEW7 CFX Phoenix Flovent STAR-CD FLOW3D ……
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第0讲(第一部分) 预备知识
高等数学和流体力学
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7
数学预备知识
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主要内容
一、矢量代数运算 二、场论- 梯度、散度和旋度 三、矢量微分算子 四、矢量积分定理
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一、 矢量代数运算
1、矢量及表示 A = Au ? 2、标量场与矢量场 标量场 空间某一区域定义一个标量函数,其值随 空间坐标的变化而变化，有时还可随时间变化。 则称该区域存在一标量场。如温度场,电位场,高 度场等
矢量场 空间某一区域定义一个矢量函数,其大小和方向 随空间坐标的变化而变化，有时还可随时间变化。则称该 区域存在一矢量场。如速度场,电场、磁场等. 17
矢量代数
1、矢量和
A+ B = B+ A
A + ( B + C ) = ( A + B) + C
2.点乘（标量积、投影积）-- 对应分量相乘的和
A ? B = B ? A = AB cosθ
A? (B+C) = A? B+ A?C
3. 叉乘（矢量积）－行列式展开
? A × B = AB sin θ u
? ? ? A = A1u1 + A2u2 + A3u3 ? ? ? B = B1u + B2u2 + B3u3
A × B = ?B × A
A×(B+C) = A×B+ A×C
? ? ? u1u 2 u 3 A × B = A1 A 2 A 3 B1B 2 B 3
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9
矢量代数公式
（1） Α? (B×C) = B? (C × A) = C ? ( A× B) （2） ( A ? B ) C ≠ A ( B ? C ) （3） A × ( B × C ) ≠ ( A × B ) × C （4） Α × (Β × C ) = (Α ? C )Β ? (Α ? B )C
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常用坐标系
1、直角坐标系（x,y,z）
方向单位矢量：
z z0
? ? ? ex , e y , ez
位置矢量：
? ? ? r = x0 ex + y0 e y + z0 ez
x0
F
O x
ex
矢量表示：
P(x0,y0,z0) ez y0 y ey
? ? ? x0 ex + y0 e y + z0 ez
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10
2、圆柱坐标系 ( ρ , ? , z )
方向单位矢量：
z r0 z0 O ψ0 x
? ? ? eυ , e? , ez
位置矢量：
P(r0,ψ0,z0)
? ? r = r0 eρ + z0 ez
矢量表示：
ez e? er
y
? ? ? Ar ( r ) eρ + A? ( r ) e? + Az ( r ) ez
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3、球面坐标系 ( r ,θ , ? )
方向单位矢量：
z
? ? ? er , eθ , e?
位置矢量：
O θ0 r0 ψ0 x P(r0,θ0,ψ0)
? r = r0 er
矢量表示：
e?
y
eθ
e r
? ? ? Ar ( r )er + Aθ ( r ) eθ + A? ( r )e?
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4、坐标变换
圆柱坐标系与直角坐标系间单位矢量变换关系
? ? ? eρ = ex cos ? + e y sin ?
? ? ? e? = ? ex sin ? + e y cos ?
? ? ez = ez
球面坐标系与直角坐标系间单位矢量变换关系
? ? ? ? er = ex sin θ cos ? + e y sin θ sin ? + ez cos θ ? ? ? e? = ?ex sin ? + e y cos ? ? ? ? ? eθ = ex cos θ cos ? + e y cos θ sin ? ? ez sin θ
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二、场论——梯度、散度和旋度
标量场的梯度
1. 等值面（线）
由所有场值相等的点所构成的面，即为等值面。即若 标量函数为 u = u ( x, y, z ) ，则等值面方程为：
u ( x, y, z ) = c = const
u
u + Δu N
en
M el
P
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2、梯度的定义
gradu ( x, y, z ) =
du ? ? el dl
max
式中：el 为垂直于等值面（线）的方向。
3、梯度的物理意义
1)、标量场的梯度为一矢量，且是坐标位置的函数； 2)、标量场的梯度表征标量场变化规律：其方向为标量 场增加最快的方向，其幅度表示标量场的最大增加率。
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4、直角、圆柱和球坐标系中梯度的表达式
1）在直角坐标系中：
gradu =
?u ?u ?u ? ? ? ex + ey + ez ?x ?y ?z
?u 1 ?u ?u ? ? ? er + e? + ez ?r r ?? ?z
2）在柱面坐标系中：
gradu =
3）在球面坐标系中：
g ra d u =
?u 1 ?u 1 ?u ? ? ? er + eθ + e? ?r r ?θ r sin θ ? ?
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矢量场的通量
散度
1、矢量线（力线）
矢量线的疏密表征矢量场的大小； 矢量线上每点的切向代表该处矢量场 的方向；
2、矢量场的通量
若矢量场 A(r ) 分布于空间中，在空间中存在任意曲面 S，则定义：
Φ = ∫ S A(r ) ? dS
为矢量
A(r )
沿有向曲面S 的通量。
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若S为闭合曲面
Φ =
∫
s
A (r ) ? dS
物理意义：表示穿入和穿出闭合 面S的矢量通量的代数和。 讨论：1）面元 dS 定义；
2） Φ
矢量场的通量
=
∫
s
A(r ) cos θ (r )ds
3) a) b) c)
通过闭合面S的通量的物理意义： 若Φ > 0 ，闭合面内有产生矢量线的正源； 若Φ < 0 ，闭合面内有吸收矢量线的负源； 若Φ = 0 ，闭合面无源。
28
14
3、矢量场的散度的定义 在场 A(r )空间中任意点M 处作一个闭合曲面，所 围的体积为 为：
ΔV
，则定义场矢量在M点处的散度
d iv A ( r ) = lim
∫
s
A (r ) ? dS Δv
Δv→ 0
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4、散度的物理意义
1) 矢量场的散度代表矢量场的通量源的分布特性； 2) 矢量场的散度是一个标量； 3) 矢量场的散度是空间坐标的函数； 4) 矢量场的散度值表征空间中通量源的密度。
( divF (r ) = ρ > 0正源)
divF (r ) = ρ < 0负源)
( divF (r ) = 0无源）
讨论：在矢量场中， 1）若 divA( r ) = ρ ≠ 0，则该矢量场称为有源场，ρ为源密度； 30 2）若 divA( r ) = 0 处处成立，则该矢量场称为无源场。
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5、散度的计算
1) 在直角坐标系下：
divF (r ) = ?Fx ?Fy ?Fz + + ?x ?y ?z
=(
? ? ? ex + e y + ez )i( Fx ex + Fy e y + Fz ez ) ?x ?y ?z
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矢量场的环流
1、矢量的环流 环流的定义：
旋度
? ΔS = nΔS
P
C
环流的计算
在场矢量 A(r ) 空间中，取一有向闭合 路径l，则称 A(r ) 沿l积分的结果称为矢 量
A
A(沿l的环流。即： r) ∫ A(r )idl
l
讨论：1）线元矢量 dl 的定义； 2)
∫
l
A(r )idl =
∫
l
A(r ) cos θ (r )dl
3）环流意义：若矢量场环流为零，矢量场无涡漩流动；反之，则 矢量场存在涡漩运动 反映矢量场漩涡源分布情况。
32
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2. 环流面密度
? ΔS = nΔS
M
C
在场矢量 A(r ) 空间中，围绕空间某点M取 一面元 S，其边界曲线为C，面元法线方
? 向为 n ，当面元面积无限缩小时，可定义 ? A(r )在点M处沿 n 方向的环量面密度
rotn A = lim
A
∫
c
A ? dl Δs
Δs →0
rotnA 表示矢量场 Ar) 在点M处沿n 方向的漩涡源密度； ? (
33
3. 矢量场的旋度
旋度是一个矢量，模值等于环量密度的最大值；方向为 A 最大环量密度的方向。用 rot 表示，即：
r o t A = n lim
∫
c
A ?dl ΔS
m ax
ΔS → 0
? n 式中：表示矢量场旋度的方向；
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4. 旋度的物理意义
1）矢量的旋度为矢量，是空间坐标的函数； 2）矢量在空间某点处的旋度表征矢量 场在该点处的漩涡源密度；
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5. 旋度的计算
1) 在直角坐标系下：
? ? ? rotF = ex rot x F + ey rot y F + ez rot z F
? = ex ( ?F ?F ?F ?F ?Fz ?Fy ? ? ? ) + ey ( x ? z ) + ez ( y ? x ) ?y ?z ?z ?x ?x ?y
? = (ex
? ? ? ? ? ? ? ? + ey + ez ) × ( ex Fx + ey Fy + ez Fz ) ?x ?y ?z
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三、矢量微分算子
一、微分算子的定义
微分算子 ? 是一个“符号”矢量，
1、直角坐标系
? ? = ex
? ? ? ? ? + ey + ez ?x ?y ?z
?f ?f ?f ? ? + ey + ez = ?f ?x ?y ?z
梯度 散度
? grad f = e x
div A =
?Ax ?Ay ?Az + + = ?? A ?x ?y ?z
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? ? e x ey
? ez = ?× A
旋度
rot A =
? ? ? ?x ?y ?z Ax Ay Az
从以上的过程中可以清楚地看出，算子确实把对矢量 函数的微分运算转变为矢量算子与矢量的代数运算。 注意：算子在上述的定义与规定下可以将它看成一矢 量来按照矢量代数规则进行运算，但又不能完全将它 与一普通矢量等同，因为它的分量是微分算符而不是 真实矢量的分量。这样，两个普通矢量代数运算的某 些性质对就不成立。
例如：普通矢量有 A ? B = B ? A ，但是， ? ? A ≠ A ? ? ， 即算子进行运算时，除了上面的定义与规定外，还必须对包含 有算子的算式做进一步的补充定义。
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2、圆柱坐标系
? ? = (eρ
? 1 ? ? ? ? + e? + ez ) r ?? ?r ?z
1 ? ( ρ Fρ ) 1 ?F? ?Fz + + ρ ?ρ ρ ?? ?z
? eρ ? ρ e? ? ez
??F =
?× A =
1 ? ρ ?ρ Aρ
? ? ?? ?z ρ A? Az
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3、在球坐标系
? ? = er ? 1 ? 1 ? ? ? + eθ + e? r ?θ r sin θ ?? ?r
1 ? 2 1 1 ?F? ? (r Fr ) + (sin θ Fθ ) + 2 r ?r r sin θ ?θ r sin θ ??
? er ?× A = ? 1 r sin θ ?r Ar
2
? ? F (r ) =
? reθ ? ?θ rAθ
? r sin θ e? ? ?φ r sin θ A?
40
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半导体基础知识（详细篇） 2.1.1概念 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。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可 导电。 半导体的电阻率为10-3?109 cm 典型的半导体有硅 Si 和锗Ge 以 及砷化傢GaAs 等。 半导体特点： 1） 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此 类。 2） 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此 类。 2.1.2本征半导体 1. 本征半导体一一化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度 要达到99.9999999%常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子 技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下 图： 外层电子受原子核的束缚力最 小， 成为价电子。物质的性质是由价 电子决 定的。 2. 本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近， 相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子 的价电子形成共价键。 外层电子受原子核的束缚力最小, 的。 使原分属于各原子的四个价电子同时受到 共价键中的价电
3.共价键 共价键上的两个电子是由相邻原子各用 一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电子。 束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足 够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度 T=0° K （-273° C ）时，由于共价键中的电子 被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导 电。只有在激发下，本征半导体才能导电 4. 电子与空穴 当导体处于热力学温度0°K 时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到 光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电, 成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位， 原子的电中 性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性 的这个空位为空穴。 电子与空穴的复合 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的， 称为电子空穴对。 游离的部分自由电子也可能回到空穴中去， 称为复合，如图所示。本征激发和复 合在一定温并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 空A * 电 子为这些原子所共有,
1.1 半导体基础知识概念归纳 本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 电流形成过程：自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。 绝缘体原子结构：最外层电子受原子核束缚力很强，很难成为自由电子。 绝缘体导电性：极差。如惰性气体和橡胶。 半导体原子结构：半导体材料为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。 半导体导电性能：介于半导体与绝缘体之间。 半导体的特点： ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。 自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。 空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。 本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。 载流子：运载电荷的粒子称为载流子。 导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。 本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，
城轨线路三维可视化设计基础理论和方法 在城市轨道交通建设迅速发展的大背景下,城市轨道交通线路设计面临着极其繁重的任务。由于城市轨道交通线路多处于城市中心区,地上建筑物和地下构筑物情况复杂,潜在冲突多,传统的二维设计环境不易直观地发现各种潜在冲突,设计效率低,容易造成设计缺陷,已难以满足城市轨道交通线路设计工作的需求。 因此,建立一个能够满足复杂城市环境下轨道交通选线要求的三维地理环境,实现在三维环境中进行线路方案设计与决策,提高设计效率和设计质量、减少冲突成为城市轨道交通线路设计研究领域亟待解决的课题。基于这一思想,本文以“城轨线路三维可视化设计基础理论和方法”为主题,对其中的所涉及的理论方法和关键技术进行了研究,从建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以实现。 主要研究内容及研究结果如下：(1)实现了基于Google Earth的空间地形数据、影像数据、建筑物高度等数据的自动、快速和批量提取方法。提出了基于Google Earth和硬件GPU技术的城市场景快速三维建模方法,满足城市轨道交通线路三维设计的要求。 (2)针对大量管线类地下结构物的特点,提出了任意多边形断面沿着管线中 心线纵向分段插值延伸的统一建模方法,使地下线状结构物建模统一和快速。算法能够对圆形、非圆形断面的管状实体建模,具有较好的通用性。 (3)基于参数化方法、GIS技术、透明融合技术、单元模型方法、三维图形 库建模的混合建模方法,实现了城市轨道线路高架桥梁、地下隧道、路基、车站的快速、多样性景观为一体的三维快速建模方法。算法对公路、铁路等其他线路的三维建模也具有较好的参考价值。 (4)实现了地下水位分层三维建模和基于GTP体元的三维地质体建模集成的
第2章§2.1半导体基础知识习题 【课程考核内容】 1、半导体类型及其导电的特点， 2.1 半导体基础知识 2.1.1.导体、绝缘体和半导体 1、自然界的物质，就其导电性能，大致分为三类：导体，绝缘体，半导体。 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如银、铜、铝、铁等金属等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 2、半导体导电性能有如下两个显著特点：（1）参杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力和内部结构发生变化。（2）敏感性：当受外界热和光的作用时，导电能力明显变化。 2.1.2 半导体类型及其导电性能 1、半导体类型：半导体材料可按化学组成，可分为元素半导体（锗Ge，硅Si等）和化合物半导体（砷化镓GaAs）；按其是否含有杂质，可分为本征半导体和杂质半导体；按其导电类型可分为N型半导体和P型半导体；按其载流子类型可分为电子型半导体和离子型半导体。 2、单晶体和多晶体：日常所见到的固体分为非晶体和晶体两大类，只有单晶结构的半导体才适合制作半导体器件。 3. 本征半导体：不含任何杂质的单晶半导体，称为本征半导体。在常温下，本征半导体只要得到一定的外界能量，有少数价电子就能挣脱共价键和原子核对它的束缚，从而成为自由电子，同时在原来的位置中留下一个空位，称为空穴。本征半导体受热或得到其它能量而激发出电子-空穴对的现象称为本征激发。本征激发后，产生一个自由电子的同时，也就产生一个空穴，在本征半导体中，自由电子和空穴是成对出现的，常称为电子-空穴对。在电场作用下能作定向运动的带电粒子所以把它们统称为载流子。所以，热激发后本征半导体将产生两种载流子，电子和空穴。 4. N型半导体(N egative)： N型半导体符号为Negative负的含义，由于电子带负电，故得此名。在本征半导体硅或锗的晶体内掺入微量的五价元素杂质，如磷，锑等，就形成了N型半导体。N型半导体中自由电子占绝大多数，自由电子为其多数载流子，空穴则为少数载流子。 5．P型半导体： P型半导体为P ositive正的含义，由于空穴带正电，故得此名。在本征半导体中掺进微量的三价元素，如硼，就构成了P型半导体。在P型半导体中，空穴数远大于自由电子数，空穴为多数载流子，而自由电子为少数载流子。 2.1.3 PN结及其单向导电性 经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面处就会出现一个具有特殊物理现象的极薄区域，称它为PN结。当P型半导体与N型半导体结合在一起时，在交界面的两侧形成一个空间电荷区，这就是PN结，也称阻挡层，耗尽层。 2.PN结的单向导电性 (1)加正向电压PN结导通：PN结两端加正向电压时，即P区接电源正极，N区接电源负极，此时在外电场的作用之下，PN结空间电荷区变窄，耗尽层变窄，PN结正向电阻小，PN结外加正向电压时处于导通状态，又称正向偏置，简称正偏。 (2)加反向电压PN结截止 给PN结加反向电压时，外加电场的方向与内电场的方向相同，因而加强了内电场的作用，使势垒加高，也就是使PN结的阻挡层变宽，PN结反向电阻大，PN结截止。 掌握【结论】从上述可知，PN结加正向电压时，PN结导通；加反向电压时，PN结截止。这种特性称为PN结的单向导电性。
我们知道，电子电路是由晶体管组成，而晶体管是由半导体制成的。所以我们在学习电子电路之前， 一定要了解半导体的一些基本知识。 这一章我们主要学习二极管和三极管的一些基本知识，它是本课程的基础，我们要掌握好在学习时我们把它的内容分为三节，它们分别是： 1、1 半导体的基础知识 1、2 PN结 1、3 半导体三极管 1、1 半导体的基础知识 我们这一章要了解的概念有：本征半导体、P型半导体、N型半导体及它们各自的特征。一:本征半导体 纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有：硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起。 共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。我们用晶体结构示意图来描述一下；如图（1）所示：图中的虚线代表共价键。 在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流； 同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。 因此，在晶体中存在两种载流子，即带负电自由电子和带正电空穴，它们是成对出现的。二：杂质半导体 在本征半导体中两种载流子的浓度很低，因此导电性很差。我们向晶体中有控制的掺入特定的杂质来改变它的导电性，这种半导体被称为杂质半导体。 1.N型半导体 在本征半导体中，掺入5价元素，使晶体中某些原子被杂质原子所代替，因为杂质原子最外层有5各价电子，它与周围原子形成共价键后，还多余一个自由电子，因此使其中的空穴的浓度远小于自由电子的浓度。但是，电子的浓度与空穴的浓度的乘积是一个常数，与掺杂无关。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 2.P型半导体 在本征半导体中，掺入3价元素，晶体中的某些原子被杂质原子代替，但是杂质原子的最外层只有3个价电子，它与周围的原子形成共价键后，还多余一个空穴，因此使其中的空穴浓度远大于自由电子的浓度。在P型半导体中，自由电子是少数载流子，空穴使多数载流子。 1、2 P—N结
题 库 工种名称：三维设计员 工种鉴定等级： 中级 基础知识： 单项选择题： 1、 Pro/E 是一个（ ）软件。D (A) CAD （B ） CAM （C ） CAE （D ） CAD/CAM/CAE 2、 Pro/E 是由（ ）公司推出的。A (A) 美国PTC （B ） 美国UG （C ）美国UGS 公司 （D ） 美国Autodesk 公司 3、 下面不属于三维造型软件的是（ ）。B (A) Pro/E （B ） Protel （C ） Solidwork （D ） UG 4、 下面哪重功能Pro/E 不能完成？（ ）D (A) 三维造型 （B ） 工程图 （C ） 运动仿真 （D ） 文档编辑 5、 Pro/E 不能应用于哪个行业？（ ）D (A) 航空航天 （B ） 汽车制造 （C ） NC 加工 （D ） 服装设计 6、 A (A) （B ） （C ） （D ） 7、 ）C (A) 图元 （B ） 约束 （C ）特征 （D ） 拉伸 8、消息不同时，提示图标不同，表示出错的图标是（ ）。D (A) （B ） （C ） （D ） 9、解决尺寸和约束冲突的方法是（ ）。D (A) 删除图元 （B ） 删除点 （C ）删除制束 （D ） 删除约束或尺寸 10 A (A) （B ） （C （D ） 8 ）。A
(A) （B ） （C ） （D ） 12、控制尺寸显示的按钮是（ ）。B (A) （B ） （C ） （D ） 13、对称约束的符号是（ ）。A (A) →← （B ） — — （C ） ⊥ （D ） ∥ 14、水平向右书写文字在屏幕上拾取点的顺序是（ ）。A (A) 先下点，后上点，两点竖直对齐 （B ）先上点，后下点，两点竖直对齐 （C ）先左点，后右点，两点水平对齐 （D ）先右点，后左点，两点水平对齐 15、保存草绘时，默认的文件扩展名为（ ）。B (A) .dwg （B ）.sec （C ）.drw （D ）.iges 16、打断图元的工具在（ ）工具之后。A (A) （B ） （C ） （D ） （E ） 17、下面哪种标注半径的方式是正确的（ ）。B (A) 左键两次单击圆或圆弧，中键单击欲放置尺寸的位置 （B ）左键一次单击圆或圆弧，中键单击欲放置尺寸的位置 （C ）选择圆或圆弧，单击鼠标右键，在出现的快捷菜单中选择【半径】命令 （D ）直接单击标注半径工具 18、标注弧度时，至少要拾取（ ）个点。D (A) 1 （B ）2 （C ）3 （D ）4 19、CAD 的一般流程是（ ）。A (A) 概念设计—工业造型—三维建模—二维工程图 （B ）工业造型—概念设计—三维建模—二维工程图 （C ）二维工程图—工业造型—概念设计—三维建模（D ） 二维工程图—三维建模—工业造型—概念设计 20、下面关于使用拉伸工具生成第一个实体特征时，拉伸截面说法正确的是（ ）。D (A) 截面可以开放 （B ） 截面可以出现出头的线条 （C ）截面的线条可以重合 （D ）截面必须闭和、不出现重合线条，线条不出头 21、使用边线草绘截面时，类型不包括（ ）。D (A) 单个 （B ） 链 （C ）环路 （D ）闭合 22、拭除文件的下一级菜单有（ ）命令。A (A) 当前 （B ） 下一个 （C ）旧版本 （D ）全部 23、零件保存时的扩展名为（ ）。B
1．什么是导体、绝缘体、半导体？ 容易导电的物质叫导体，如：金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。 不容易导电的物质叫做绝缘体，如：橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。 所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如：硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。半导体大体上可以分为两类，即本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净的半导体，这里的纯净包括两个意思，一是指半导体材料中只含有一种元素的原子；二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。本征半导体的特点是导电能力极弱，且随温度变化导电能力有显著变化。杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素（称杂质）所形成的半导体。杂质半导体有两类：N型半导体和P型半导体。 2．半导体材料的特征有哪些？ （1）导电能力介于导体和绝缘体之间。 （2）当其纯度较高时，电导率的温度系数为正值，随温度升高电导率增大；金属导体则相反，电导率的温度系数为负值。 （3）有两种载流子参加导电，具有两种导电类型：一种是电子，另一种是空穴。同一种半导体材料，既可形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。 （4）晶体的各向异性。 3．简述N型半导体。 常温下半导体的导电性能主要由杂质来决定。当半导体中掺有施主杂质时，主要靠施主提供电子导电，这种依靠电子导电的半导体叫做N型半导体。 例如：硅中掺有Ⅴ族元素杂质磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）时，称为N型半导体。 4．简述P型半导体。 当半导体中掺有受主杂质时，主要靠受主提供空穴导电，这种依靠空穴导电的半导体叫做P型半导体。 例如：硅中掺有Ⅲ族元素杂质硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）时，称为P型半导体。 5．什么是半绝缘半导体材料？
半导体基础知识 Prepared on 24 November 2020
一．名词解释： 1..什么是半导体半导体具有那些特性 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体 热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。 光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。 掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。 2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是。 3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电， N型半导体主要靠电子导电。 4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。 5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。 6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。 其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。
7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。 8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。 9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积， NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。 10.七大晶系：三斜，单斜，正交，四角，六角，三角，立方。 11.酸腐蚀和碱腐蚀的化学反应方程式： SI+4HNO3+HF=SIF4+4NO2+4H2O SI+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 12.自然界的物质，可分为晶体和非晶体两大类。常见的晶体有硅，锗，铜，铅等。常见的非晶体有玻璃，塑料，松香等。晶体和非晶体可以从三个方面来区分：1.晶体有规则的外形 2.晶体具有一定的熔点 3.晶体各向异性。 13.晶胞：晶体中有无限在空间按一定规律分布的格点，叫空间点阵。组成空间点阵最基本的单元叫晶胞。晶胞具有很多晶体的性质，很多晶胞在空间重复排列起来就得到整个晶体。不同的晶体，晶胞的形状不同。 14.根据缺陷相对晶体尺寸或影响范围大小，可分为以下几类： A:点缺陷 B:线缺陷 C:面缺陷 D:体缺陷 15.位错：一种晶体缺陷。晶体的位错是围绕着一条很长的线，在一定范围内原子都发生规律的错动，离开它原来的平衡位置，叫位错。
外延基础知识 一、基本概念能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数 N 决定，每一确定能量值称为一个能级。能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述）导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带）直接带隙：导带底和价带顶位于 K 空间同一位置。间接带隙：导带底和价带顶位于 K 空间不同位置。 同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U（undope）－GaN 上生长 N（dope）－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中： GaN 上生长 Al GaN ） 超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭） 的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱（QW）:通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、半导体 1.分类：元素半导体： Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN（山-V ）、ZnSe（U-W）、SiC 2.化合物半导体优点： a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b.高电子迁移率。 c.可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3.半导体杂质和缺陷杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质缺陷：点 缺陷：如空位、间隙原 子 线缺陷：如位错面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4.外延技术 LPE:液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮LED常用此生长方法） MOCVD （也称 MOVPE ）: Metal Organic Chemical Vapour Deposition金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE :氢化物汽相外延，是近几年在MOCVD基础上发展起来的，适应于山-V氮化物半导体薄膜和 超晶格外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。 MBE :分子束外延，可精确控制晶体生长，生长出的晶体异常光滑，晶格质量非常好，但生长速率慢，难以用于工业化大生产。 三、MOCVD 设备 1.发展史：国际上起源于 80 年代初，我国在 80年代中（ 85年）。国际上发展特点：专业化分工，我国发展特 点：小而全，小作坊式。 技术条件： a.MO 源：难合成，操作困难。 b.设备控制精度：流量及压力控制 c.反应室设计： Vecco :高速旋转 Aixtron: 气浮式旋转 Tomax Swan :CCS系统（结合前两种设备特点） Nichia:双流式 2.MOCVD 组成
防灾科技学院 实习报告书 专业人文社科系 系别广告 报告题目三维设计实训 报告人郭庆班级 0950622 （17）指导教师孙振军带队教师孙振军 实习时间 2011.7.18--2011.7.22实习单位 5N41 教务处监制
说明 报告要有实习目的、要求、原理简述、方法、步骤、实习体会等，具体内容按各系及实习教师要求。
一、实训目的 为加强对3dmax应用的实践性教学。通过实训，使学生进一步掌握三维物体处理的基本方法和基本技能；熟练使用3dmax软件，并能用它来完成真实物体制作和处理。通过实例的学习和反复演练，使学生加强三维物体处理的技能性。通过任务驱动法（实训参考教材）使学生提高三维物体处理的技巧性；通过老师给予的设计详细步骤，掌握现代教学方法和手段，提高和培养自学能力；培养学生能按要求设计和制作各种日常生活中的模型，并能对即成的模型或自创的物体做进一步处理，创造出有一定水平和价值的作品，使学生的实践动手能力和创新能力得到提高，同时为今后参加各类计算机三维模型处理比赛奠定好基础。 二、实训要求 本次实训不分组，以个人为准。 1、实习期间，学生必须遵守实习纪律与实训的时间安排，有事要经过指导老师的批准方能请假，否则按旷课处理；课上禁止吃零食，保证机房实训室的卫生整洁。 2、能对一般的三维物体做简单的各种处理。勤于思考，独立完成。 3、认真完成实训指导教材上的实习内容和指导老师布置的实习内容。在实训期间有不懂的要及时问老师并虚心向老师请教； 4、学生能够具备自己设计和制作三维物体的水平。 5、可以通过相关网站下载3dmax实例制作所需的素材、课件、动画教学等帮助学习。以此培养自学能力和创新能力。 6、实习完毕，提交一份综合性的作品和编写实训报告。实训报告保质保量 如上要求作为成绩考核的依据。 三、实训内容 设计作品的名称： 1、冰块酒杯用；对于透明的材质，如水、冰块、玻璃、钻石等，由于对光线的折射而产生特殊的视觉效果，添加透明阴影效果，轻微反射，之后玻璃会变得
三维设计与制图 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
一、判断题（20％） 二、简答题（25％） 三、操作题（15%） 四、读图题（40%） 判断题： （正确的打“√”，错误的打“×”，做其他标记一律不给分） Solidworks系统缺省的草绘平面是“右视”。 [ ] 1.钻孔特征分为简单直孔和异型孔。 [ ] 2.若要添加几何关系，必须先要退出草绘状态才行。 [ ] 3.SolidWorks可以改变背景颜色。 [ ] 4.在装配设计中管理设计树内,能改变零部件的次序。 [ ] 5.第一个放入到装配体中的零件，默认为固定。 [ ] 抽壳必须所有的面厚度相等。 [ ] 二、简答题 1.简述三维设计软件的基本功能与步骤。 特点：“机械制造仿真、所见即所得和牵一发动全身 功能：“造零件、装机械、出图纸”。 三维设计三步曲： 造零件：画草图、造特征、制零件。 装机械：插地基、添零件、设配合。 出图纸：选格式、投视图、添注解。 2.简述SolidWorks特征树的作用。 菜单栏：菜单几乎包括所有 SolidWorks 命令。默认情况下，菜单是隐藏的。要显示菜单，其将鼠标移到5alidWorks徽标上或单击它。若想使菜单保持可见，将钉住为打开。 ComandManager命令管理器：使用CommandManager左侧下方的标签可以更改所显示的命令，这些标签取代了早期版本的控制区域按钮。 FeatureManager设计树：SolidWorks软件在一个被称为FeatureManager 设计树的特殊窗口中显示模型的特征结构。设计树不仅可以显示特征创建的顺序，而且还可以使用户很容易地得到所有特征的相关信息。用户可以通过FeatureManager设计树选择和编辑特征、草图、工程视图和构造几何线。 3.选择多个实体时，需要按住哪个键 4.草图绘制的步骤及其原则是什么请你说出草图有哪三种约束状态，并说出图线分别呈何颜色 （1）由引例可见，创建草图的过程是：选平面→定顺序→绘图形。即
第2章§2.1半导体基础知识习题 2.1 半导体基础知识 2.1.1.导体、绝缘体和半导体 自然界的物质，就其导电性能，大致分为三类：一类是导电性能良好的物质叫，如银、铜、铝、铁等金属；另一类是在一般条件下不能导电的物质叫，如陶瓷、塑料、橡胶、玻璃等；还有一类物质，其导电性能介于导体和绝缘体之间称之为，如硅、锗、砷化镓等。 物质的导电性能之所以不同，根本原因在于构成各种物质的原子结构不同，原子和原子间的结合方式也各不相同。图7.1.1(a)、(b)所示为常见的半导体材料硅和锗的原子结构示意图，它们分别有14个和32个电子，但最外层均为4个价电子。【了解】 半导体导电性能有如下 两个显著特点： （1）：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力和内部结构发生变化。 （2）：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 2.1.2 半导体类型及其导电性能 1、半导体类型： 半导体材料可按化学组成，可分为半导体（锗Ge，硅Si等）和化合物半导体（砷化镓GaAs）；按其是否含有杂质，可分为半导体；按其导电类型可分为 ；按其载流子类型可分为。 2、单晶体和多晶体 日常所见到的固体分为和晶体两大类，非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律，当断裂时断口也是随机的，如塑料和玻璃等。而称之为晶体的物质，外形呈现天然的有规则的多面体，具有明显的棱角与平面，其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来，所以破裂时也按照一定的平面断开，如食盐、水晶等。 有的晶体是由许许多多的小晶粒组成，若晶粒之间的排列没有规则，这种晶体称之为，如金属铜和铁。但也有晶体本身就是一个完整的大晶粒，这种晶体称之为，如水晶和晶刚石。 只有的半导体才适合制作半导体器件。 3. 本征半导体 不含任何杂质的单晶半导体，称为半导体。本征半导体的共价键结构如图7.1.2所示。在常温下，本征半导体只要得到一定的外界能量，有少数价电子就能挣脱共价键和原子核对它的束缚，从而成为自由电子(以后简称电子)，同时在原来的位置中留下一个空位，称它为空穴，如图7.1.3所示。在本征半导体中，自由电子和空穴是成对出现的，常称为。本征半导体受热或得到其它能量而激发出电子-空穴对的现象称为。 由于出现了空穴，原来显中性的硅或锗原子就变成了带正电的离子，这个正电荷可以认为是空
三维设计基础中的“材料日记”训练 【内容摘要】国家精品课程――二维、三维设计基础在教学改革中不断前进，文章介绍的“材料日记”是三维设计基础中的第一个环节，以日记体的形式由浅入深地训练学生运用日常生活中的材料进行组合和造型，从形、色、质等方面掌握造型的创作规律。这是一种全新的教学方式，通过多次教学实践得到了较好的教学效果。 【关键词】三维设计基础材料日记训练 二维、三维设计基础是中国美术学院专业基础教学部设计分部自2002年成立以来，对“三大构成”课程体系从时代意义上进行的一次系统性的反思与改革，是艺术设计本科一年级基础教学体系中的核心课程。经过多年来不断地深入探索研究与普及推广，其教学及研究成果已在中国艺术设计基础教学领域内产生了广泛而深远的影响和极其重要的引领、示范作用。 其中，三维设计基础重在围绕三维范围内的形态要素，包括材质、体积、空间的基本概念、构成规律、形式法则等基础理论进行了解以及对与此相关的创造性思维及实践能力的训练。力求通过对这些知识的学习，建立对三维形态范围内造型概念的理解以及实际动手能力的培养，从感性和理
性两方面去灵活有效地把握具有审美价值的视觉形态、形式和效果。 本文介绍的练习“材料日记”，是国家精品课程二维、三维设计基础课程中三维设计基础的第一个练习，共40课时，目的是让学生了解在三维状态中各种材料的多样性。接触材料、感受材料、处理材料、组织材料、创造材料是这个练习的目的，是进行后阶段各训练的基础。属于专业开端教育和核心入门课程。本课程适用于艺术设计类各不同专业方向的一年级本科生。 一、课程的内涵与特色 立体造型能力是设计基础的重要组成部分。对于三维形态中的形体、结构、材料、色彩这几方面进行造型组织方法上的训练，是为今后的设计打下必要的基础，但在本课程中不涉及到对具体的实用功能的研究。 在三维设计基础课程中，通过多个单元的学习与训练，让学生逐步深入了解在立体造型中关于造型的体积、空间、形态、结构、材料、色彩这些重要方面的知识点，了解三维立体造型的基本原理，学习与研究体积、空间、形态、结构、材料、色彩之间的组织关系、形态创造的形式法则，从而掌握基本的造型表现方法和能力。通过系统的训练，初步培养和建立起对三维立体造型基本的审美判断能力。 “材料日记”强调对不同材料的认识与开发，学习材料
(Book 2·Unit 5)Music (一)阅读障碍词汇(识其形·知其义) 1．classical adj._____________________ 2．instrument n. _____________________ 3．reunite v t. _____________________ 4．studio n. _____________________ 5．millionaire n. _____________________ (二)高考高频词汇(知其义·写其形) 1．____________v t. 假装；假扮 2．____________v t.& v i. 系上；缚上；附加；连接 3．____________ v t. (使)组成；形成；构成 4．____________ v t. 赚；挣得；获得 5．____________adj. 额外的；外加的 6．____________ n．& v i.& v t. 广播；播放 7．____________ adj. 熟悉的；常见的；亲近的 8．____________ adj. 敏感的；易受伤害的；灵敏的 (三)活学活用词汇(记得清·用得活) Ⅰ.根据词性和词义写出下列单词 1．____________n．过路人；行人→____________ (pl.) 2．____________v t.& v i.表演；履行；执行→____________ n．表演；演奏；工作；成绩→____________n．表演者；演奏者 3．____________ v i.依赖；依靠→____________ adj.可靠的；可信赖的 4．____________ adj.幽默的；诙谐的→____________ n．幽默 5．____________ adj.吸引人的；有吸引力的→____________ v t.吸引→____________ n．吸引；吸引力；吸引人的事物 6．____________adj.自信的；确信的→____________ n．自信；信任 7．____________n．男演员；行动者→____________n．女演员→____________v i.& v t.扮演；做事n.行为→____________ n．行为过程 8．____________ n．邀请；请柬；招待→____________v t.邀请→____________adj.诱人的 [短语“语境记”] (一)根据汉语写出下列短语 1．_____________________梦见；梦想；设想 2．_____________________ 说实在地；实话说
外延基础知识 一、基本概念 能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数N决定，每一确定能量值称为一个能级。 能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述） 导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带） 直接带隙：导带底和价带顶位于K空间同一位置。 间接带隙：导带底和价带顶位于K空间不同位置。 同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U(undope)－GaN上生长N(dope)－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中：GaN上生长Al GaN） 超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱(QW)：通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、半导体 1.分类：元素半导体：Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN(Ⅲ-Ⅴ)、ZnSe(Ⅱ-Ⅵ)、SiC 2.化合物半导体优点： a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b.高电子迁移率。 c.可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3.半导体杂质和缺陷 杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质 缺陷：点缺陷：如空位、间隙原子 线缺陷：如位错 面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4.外延技术 LPE：液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮LED常用此生长方法） MOCVD（也称MOVPE）：Metal Organic Chemical Vapour Deposition金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE：氢化物汽相外延，是近几年在MOCVD基础上发展起来的，适应于Ⅲ-Ⅴ氮化物半导体薄膜和超晶格外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。 MBE：分子束外延，可精确控制晶体生长，生长出的晶体异常光滑，晶格质量非常好，但生长速率慢，难以用于工业化大生产。 三、MOCVD设备 1.发展史：国际上起源于80年代初，我国在80年代中（85年）。 国际上发展特点：专业化分工，我国发展特点：小而全，小作坊式。 技术条件：a.MO源：难合成，操作困难。 b.设备控制精度：流量及压力控制 c.反应室设计：Vecco:高速旋转
一、判断题（20％） 二、简答题（25％） 三、操作题（15%） 四、读图题（40%） 判断题： （正确的打“√”，错误的打“×”，做其他标记一律不给分） Solidworks系统缺省的草绘平面是“右视”。 [ ] 1.钻孔特征分为简单直孔和异型孔。 [ ] 2.若要添加几何关系，必须先要退出草绘状态才行。 [ ] 3.SolidWorks可以改变背景颜色。 [ ] 4.在装配设计中管理设计树内,能改变零部件的次序。 [ ] 5.第一个放入到装配体中的零件，默认为固定。 [ ] 抽壳必须所有的面厚度相等。 [ ] 二、简答题 1.简述三维设计软件的基本功能与步骤。 特点：“机械制造仿真、所见即所得和牵一发动全身 功能：“造零件、装机械、出图纸”。 三维设计三步曲： 造零件：画草图、造特征、制零件。 装机械：插地基、添零件、设配合。 出图纸：选格式、投视图、添注解。 2.简述SolidWorks特征树的作用。 菜单栏：菜单几乎包括所有 SolidWorks 命令。默认情况下，菜单是隐藏的。要显示菜单，其将鼠标移到5alidWorks徽标上或单击它。若想使菜单保持可见，将钉住为打开。 ComandManager命令管理器：使用CommandManager左侧下方的标签可以更改所显示的命令，这些标签取代了早期版本的控制区域按钮。 FeatureManager设计树：SolidWorks软件在一个被称为FeatureManager设计树的特殊窗口中显示模型的特征结构。设计树不仅可以显示特征创建的顺序，而且还可以使用户很容易地得到所有特征的相关信息。用户可以通过FeatureManager设计树选择和编辑特征、草图、工程视图和构造几何线。 3.选择多个实体时，需要按住哪个键 4.草图绘制的步骤及其原则是什么请你说出草图有哪三种约束状态，并说出图线分别呈何颜色 （1）由引例可见，创建草图的过程是：选平面→定顺序→绘图形。即 选平面：选定绘制二维几何图形（草图）的平面（草图平面）。 定顺序：分析草图组成及其约束关系。 绘图形：用草图工具绘形状→定位置→设大小。
§2.1-半导体基础知识习题与答案-- 2015-9-10
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 第2章§2.1半导体基础知识习题与参考答案 2.1 半导体基础知识 2.1.1. 导体、绝缘体和半导体 自然界的物质，就其导电性能，大致分为三类：一类是导电性能良好的物质叫导体，如银、铜、铝、铁等金属；另一类是在一般条件下不能导电的物质叫绝缘体，如陶瓷、塑料、橡胶、玻璃等；还有一类物质，其导电性能介于导体和绝缘体之间称之为半导体，如硅、锗、砷化镓等。 物质的导电性能之所以不同，根本原因在于构成各种物质的原子结构不同，原子和原子间的结合方式也各不相同。图7.1.1(a)、(b)所示为常见的半导体材料硅和锗的原子结构示意图，它们分别有14个和32个电子，但最外层均为4个价电子。【了解】 半导体导电性能有如下 两个显著特点： （1）参杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力和内部结构发生变化。 （2）敏感性：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 2.1.2 半导体类型及其导电性能 1、半导体类型： 半导体材料可按化学组成，可分为元素半导体（锗Ge ，硅Si 等 ）和化合物半导体（砷化镓GaAs ）；按其是否含有杂质，可分为本征半导体和杂质半导体；按其导电类型可分为N 型半导体和P 型半导体；按其载流子类型可分为电子型半导体和离子型半导体。 2、单晶体和多晶体 日常所见到的固体分为非晶体和晶体两大类，非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律，当断裂时断口也是随机的，如塑料和玻璃等。而称之为晶体的物质，外形呈现天然的有规则的多面体，具有明显的棱角与平面，其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来，所以破裂时也按照一定的平面断开，如食盐、水晶等。 有的晶体是由许许多多的小晶粒组成，若晶粒之间的排列没有规则，这种晶体称之为多晶体，如金属铜和铁。但也有晶体本身就是一个完整的大晶粒，这种晶体称之为单晶体，如水晶和晶刚石。 只有单晶结构的半导体才适合制作半导体器件。 3. 本征半导体 不含任何杂质的单晶半导体，称为本征半导体。本征半导体的共价键结构如图7.1.2所示。在常温下，本征半导体只要得到一定的外界能量，有少数价电子就能挣脱 共价键和原子核对它的束缚，从而成为自由电子(以后简称电子)，同时在原来的位置中留下一个空位，称它为空穴，如图7.1.3所示。在本征半导体中，自由电子和空穴是成对出现的，常称为电子-空穴对。本征半导体受热或得到其它能量而激发出电子-空穴对的现象称为本征激发。