改变肖特基势垒以提高碳纳米场效应管的性能
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肖特基二极管过流全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:肖特基二极管是一种常用的电子元件,常用于电源、逆变器等电路中。
在实际应用中,由于各种原因可能会导致肖特基二极管过流现象的发生,这不仅会影响电路的正常工作,还会对肖特基二极管本身造成损坏。
正确理解肖特基二极管过流的原因及如何有效地预防和解决过流问题至关重要。
一、肖特基二极管的工作原理肖特基二极管又称金属氧化物半导体场效应管,是一种具有正向导通特性和反向截止特性的二极管。
它相对于普通二极管具有更快的开关速度、更低的开关损耗和更小的反向漏电流。
肖特基二极管的结构特点是阳极为金属,负极为半导体。
通过P型半导体和N型半导体之间的PN结,形成一个电场,这个电场能够尽量少的储存电荷并且可以迅速对外界电压变化做出响应。
1. 负载电流过大:当负载电流超出肖特基二极管的额定电流范围时,就会导致过流现象的发生。
这种情况可能是由于负载电阻过小、外部短路等原因引起的。
2. 工作温度过高:肖特基二极管在工作时会产生一定的热量,如果环境温度过高,会导致二极管内部温度升高,进而引起过流。
3. 接线不良:连接肖特基二极管的导线如果接触不良、焊接不牢固等情况,也可能导致过流现象的发生。
4. 瞬态过压:当电路中出现瞬态过压时,肖特基二极管可能无法承受这种过大的电压脉冲,从而引起过流。
5. 外部环境干扰:当外部环境中出现电磁干扰等情况时,也会对肖特基二极管的正常工作产生影响,引起过流问题。
三、如何预防和解决肖特基二极管过流问题1. 合理选择肖特基二极管的额定电流和工作温度范围,避免超负载工作。
2. 在使用肖特基二极管时要注意加强散热措施,确保工作温度在安全范围内。
3. 进行合理的接线,确保连接牢固可靠,避免因接触不良而引起的过流问题。
4. 在电路设计中加入保护电路,例如过流保护、过压保护等,及时切断不正常的电流和电压信号,避免对肖特基二极管造成损坏。
5. 对电路进行严格的抗干扰设计,减小外部环境对肖特基二极管的干扰,避免过流问题的发生。
基于ZnO纳米线压电性质的发电机纳米材料期中考试论文摘要:基于纳米结构的ZnO压电纳米发电机(NGs),由于其特殊的压电效应和小尺寸效应,可以收集环境中的能量(比如声能,振动能)并将其转化为电流。
我们可以利用这种压电电流,给诸多微电子器件供能。
这种供能方式无疑将会给未来的无线电子器件的发展带来极大的动力。
佐治亚理工大学的王中林研究组在这方面做出了开拓性的贡献。
该研究组开发了两种ZnO纳米发电机,一种是通过超声波驱动并产生直流电的发电机,虽然这种发电机以一种全新的方式引出了压电电流,但这种发电机的稳定性以及发电效率都比较低,在实际的应用和制造过程中不太理想。
后来该研究组改进了发电机的发电方式,利用嵌于软物质里面的ZnO纳米线的往复弯曲来产生电流,这种发电方式的稳定性和发电效率都有很大的提高,但是实际的应用前景不太大。
两种发电机的基本原理是相似的,主要包括两方面:第一,外力驱动产生压电电流;第二,利用MS结的整流性质将产生的微电流整合,产生可观测的现象。
本文将结合王中林的研究对这两种发电机的工作原理做相关的论述,并对纳米压电材料的应用提出自己的一些想法。
一.压电效应简介当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
如果按一定方向对水晶晶体上切下的薄片施加压力,那么在此薄片上将会产生电荷。
如果按相反方向拉伸这一薄片,在此薄片上也会出现电荷,不过符号相反。
挤压或拉伸的力愈大,晶体上的电荷也会愈多。
如果在薄片的两端镀上电极,并通以交流电,那么薄片将会作周期性的伸长或缩短,即开始振动。
在纳米尺度范围内的ZnO线晶体,在(001)或(00-1)方向具有明显的压电性质。
图二为制备的纳米线ZnO晶体阵列。
二.金属-半导体结(MS)及其整流性质的简介。
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用摘要:功率半导体器件是电力电子技术的关键元件。
与传统的硅功率器件相比,碳化硅功率器件能够承受更高的电压,具有更低的寄生参数(寄生电容、电阻和电感),更小的器件尺寸和更短的响应时间。
开关速度的提高不但可以降低系统功率损耗,而且能够允许使用更小的变压器和电容器,大大减小了系统的整体尺寸和质量。
而且,碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计,允许使用更小的散热片及风扇,降低散热器体积及功率损耗。
因此,碳化硅器件有望从本质上提高电力电子功率转换设备的效率和功率密度。
本文对碳化硅材料特性做简单的介绍,进而深刻了解碳化硅器件的物理和电气特性,并对碳化硅在电力电子主要功率器件器件二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT的电气特性和初步应用等问题进行探讨。
关键词:电力电子器件,碳化硅,二极管,MOSFET,GTO,IGBT,IGCT0引言碳化硅(SiC)的优异特性随绿色经济的兴起而兴起。
在提高电力利用效率中起关键作用的是电力电子功率器件。
如今降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。
同时,借助于微电子技术的发展,以硅器件为基础电力电子功率器件MOSFET及IGBT等的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近其由材料特性决定理论极限,依靠硅器件继续完善提高和电力电子电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
在这种情况下,碳化硅器件受到人们青睐。
碳化硅器件耐高温(工作温度和环境温度)、抗辐射、具有较高的击穿电压和工作频率,适于在恶劣条件下工作。
与传统的硅器件相比,日前已实用的SiC器件可将功耗降低一半,由此将大大减少设备的发热量,从而可大幅度降低电力功率变换器的体积和重量。
但由于其制备工艺难度大,器件成品率低,因而价格较高,影响了其普通应用。
近几年来,实用化和商品化的碳化硅肖特基势垒功率二极管,以其优良特性证实了半导体碳化硅在改善电力电子器件特性方面巨大的潜在优势。
最近,Cree公司报道了耐压近2000V、电流大于100A、工作温度高于200℃的晶闸管[1]。
二维电子气与HEMT器件自从进入信息时代,人们对信息传输速度的追求脚步就从未停止。
而材料科学研究的飞速发展使人们已经能够制造出许多崭新的材料,使器件达到了前所未有的水平,这就使得信息传输速度不断提升。
随着半导体异质结的研究趋于成熟,许多异质结的优良特性又一次提高了器件的水平。
两种材料禁带宽度的不同以及其他特性的不同使异质结具有一系列同质结所没有的特性,在器件设计上将得到某些同质结不能实现的功能。
异质结常具有两种半导体各自的pn结都不能达到的优良的光电特性,使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。
我们这里介绍的就是利用异质结的特性,制作出的超高速器件hemt。
一、二维电子气的形成存有许多方法可以生产异质层结构,比如人们熟识的mos结构的生产技术。
近年来,二维管制系统主要研究对象就是化合物半导体异质结构中的二维电子气(twodimensionalgas,2deg)系统。
2deg的大部分研究工作就是以gaas/algaas异质结构为基础的。
在gaas与algaas的界面处构成厚的导电2deg层。
为了介绍这个导电层就是怎么构成的,考量沿z方向(导电层所在的平面为x、y方向)的导带和价带的形状。
两个能隙宽度相同的半导体材料刚开始碰触时,宽带隙材料的费米能级低于窄带隙材料的费米能级。
结果电子从宽带隙材料中外溢,并使其仅剩正电荷,即为信士离子。
这些空间电荷产生静电势,它将引发界面能带伸展。
均衡以后相同材料的费米能级成正比。
电子的密度在界面处为一个锋利的峰(在那里电子的费米能级步入导带中),构成一个厚的导电层,通常被称作二维电子气。
在2deg中,典型的电子浓度范围为2×1011/cm2~2×1012/cm2。
这种结构在实际技术上的重要性就是可以生产场效应晶体管等低迁移率电子器件,如hemt 器件。
图1异质结二维电子气的形成上述异质结结构与硅mosfet对照,相等于gaas替代了si。
集成电路复习⼀填空题:(⼀⽹上)1.在集成电路设计中,常⽤的电路仿真软件有___SPICE__________________ 、_____SPECTRE_________2.在模拟集成电路中MOS晶体管是四端器件即:_源极______、__栅极______、___漏极____、_衬底_____.3.MSO管的主要⼏何参数:沟道长度、_沟道宽度_、__栅氧化成厚度________________。
4.饱和区MOS管的直流导通电阻表达式是:________________________________________1,描述集成电路⼯艺技术⽔平的五个技术指标为:集成度、特征尺⼨芯⽚⾯积、晶⽚直径以及封装。
2.在衬底(或其外延)上制作晶体管的区域称为有源区区;⼀种很厚的氧化层,位于芯⽚上不做晶体管、电极接触的区域,称为场区。
3.摩尔定律是:?集成电路的集成度,即芯⽚上晶体管的数⽬,每隔18个⽉增加⼀倍或每3年翻两番。
4.IC设计单位不拥有⽣产线,称为⽆⽣产线,IC制造单位致⼒于⼯艺实现,没有IC设计实体,称为代⼯。
6.根据阈值电压不同,常把MOS器件分成增强型和耗尽型两种。
7.IC⼯艺中的“制版”就是要产⽣⼀套分层的版图掩模,为将来进⾏图形转换,即将设计的版图转移到晶圆上去做准备。
8.薄层电阻⼜称⽅块电阻,其定义为正⽅形的半导体薄层,在电流⽅向所呈现的电阻,常⽤欧姆每⽅表⽰。
其值直接反映的是扩散薄层的杂质总量的多少。
9.半导体集成电路薄膜制备的主要⼯艺有:外延、氧化、蒸发、淀积。
10.在单位电场强度作⽤下,载流⼦的平均漂移速度称为载流⼦的迁移率[cm2/V?S],它反映了载流⼦在半导体内作定向运动的难易程度,其值的⼤⼩直接影响器件的⼯作速度。
11.CMOS 逻辑电路中NMOS 管是(增强)型,PMOS 管是(增强)型;NMOS 管的体端接(地),PMOS 管的体端接(VDD )。
12.CMOS 逻辑电路的功耗由3 部分组成,分别是(动态功耗(开关过程中的短路功耗)和(静态功耗);增⼤器件的阈值电压有利于减⼩(短路功耗和静态)功耗。
如对您有帮助,欢迎下载支持,谢谢!半导体器件物理复习题1.简述 Schrodinger 波动方程的物理意义及求解边界条件。
2.简述隧道效应的基本原理。
3.什么是半导体的直接带隙和间接带隙。
4.什么是 Fermi-Dirac 概率函数和 Fermi 能级,写出 n(E) 、p(E)与态密度和 Fermi 概率函数的关系。
5.什么是本征 Ferm 能级?在什么条件下,本征 Ferm 能级处于中间能带上。
6.简述硅半导体中电子漂移速度与外加电场的关系。
7.简述 Hall 效应基本原理。
解释为什么 Hall 电压极性跟半导体类型(N 型或 P 型) 有关。
8.定性解释低注入下的剩余载流子寿命。
9.一个剩余电子和空穴脉冲在外加电场下会如何运动,为什么?10.当半导体中一种类型的剩余载流子浓度突然产生时,半导体内的净电荷密度如何变化?为什么?11.什么是内建电势?它是如何保持热平衡的?12.解释 p-n 结内空间电荷区的形成机理及空间电荷区宽度与外施电压的关系。
13.什么是突变结和线性剃度结。
14.分别写出 p-n 结内剩余少子在正偏和反偏下的边界条件。
15.简述扩散电容的物理机理。
16.叙述产生电流和复合电流产生的物理机制。
17.什么理想肖特基势垒?用能带图说明肖特基势垒降低效应。
18.画出隧道结的能带图。
说明为什么是欧姆接触。
19.描述npn 三极管在前向有源模式偏置下的载流子输运过程。
20.描述双极晶体管在饱和与截止之间开关时的响应情况。
21.画出一个 n-型衬底的 MOS 电容在积聚、耗尽和反型模式下的能带图。
22.什么是平带电压和阈值电压23.简要说明 p-沟道器件的增强和耗尽型模式。
24.概述 MESFET 的工作原理。
25.结合隧道二极管的 I-V 特性,简述其负微分电阻区的产生机理。
26.什么是短沟道效应?阐述短沟道效应产生的原因及减少短沟道效应的方法。
短沟道效应(shortchanneleffect):当金属 -氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) 的沟道长度 L 缩短到可与源和漏耗尽层宽度之和 (WS WD)相比拟时,器件将发生偏离长沟道(也即 L 远大于WS WD)的行为,这种因沟道长度缩短而发生的对器件特性的影响,通常称为短沟道效应。