高可靠性的步进电机双压驱动器

图1为常用的步进电机双压驱动器电路。它的优点是:对电机的矩频特性改善较大,功耗低,以及电机的运行有抑制宽度小于10¹～10²μs的脉冲干扰能力。电路的缺陷是:高反压功率营BG₁、BG₂价格高和容易损坏。因此,保证功率管安全工作,不仅可以大幅度地提高电路的可靠性等技术性能,而且有经济价值。下面就此问题作一探讨和介绍。     

结型磁敏器件──硅磁敏二极管

一、前 言 结型磁敏器件是一种新型半导体磁电转换器件.它有锗、硅磁敏二极管[1],锗[2]、硅磁敏晶体管,磁敏可控硅[3]以及集成式磁敏补偿电路等几种.它们的共同特点是磁灵敏度高,比霍尔元件高几百倍到几千倍.这样高的磁灵敏度是利用半导体的磁阻效应实现的.所谓磁阻效应是利用P-n结性质向半导体注入高电平载流子,利用载流子在磁场中会受到洛伦兹力作用而发生偏转的特性,以改变非平衡载流子的有效寿命和运动路程,达到调制半导体电导率的目的. 六十年代初,有人开始探讨　　　型长基区二极管的磁阻效应[4].过了十年,日本索尼(Sony)公司研制了…     

半导体压阻传感器

早在本世纪三十年代初期Bridgman 和Alien等人就对晶体的压阻效应做了很多工作.1954年C.S.Smith 发现了锗和硅的压阻效应.不久,Herring和Vogt等人对半导体的压阻效应进行了理论研究,提出了半导体能带结构的多谷模型,为半导体压阻传感器的出现奠定了理论基础. 一、半导体压阻效应1.半导体压阻效应的描述 和一切物体一样,当半导体受到外力作用时,其内部就伴随产生了与外力大小相等方向相反的内力.通常,把单位面积上的内力叫做应力. 半导体的电阻率随其内部应力的变化而发生的变化叫做半导体压阻效应. (1)压阻系数π 在一维情况下,压阻系数…     

分子电子学简介

一、分子电子学的发展背景 自从肖克莱等人的第一支晶体管问世之后,以硅为中心的半导体集成电路的发展令人惊叹,今天已经进入超大地模集成的时代.但是,硅集成电路的集成度必竟有其理论和工艺极限.众所周知,半导体集成电路是利用一系列集成化工艺,在局部区域形成n型和P型区域,然后在一定范围内从外部控制电子的运动,以实现电路功能.为了把本来扩展的电子状态限止在非常微细的电路内,便出现了尺寸极限问题.半导体内某些特有的物理效应会使器件性能受到限上,例如当Si-MOS器件的栅氧化层厚接近100A时,漏电流和栅压之间便从平方律关系变成指数…     

第一性原理研究[111]晶向硅纳米线电子结构,光学性质与压阻特性的应变效应

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),利用第一性原理方法计算研究了单轴应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构、光学性质以及压阻性质的影响.能带结构和光学性质的结果表明:压应变导致硅纳米线的带隙明显线性减小,且使其由直隙半导体转变为间隙半导体,而施加拉应变后硅纳米线仍为直隙半导体材料,但是带隙略有减小,且价带顶附近的能带线产生了较为复杂的变化.由于能带的应变效应导致其光学性质也相应发生了较大改变:拉应变使硅纳米线的介电峰出现宽化现象,低能区内的光吸收增强,静态折射率和反射率峰值增大,而压应变的效果则相反.结合能带结构与压阻系数计算模型得到的压阻特性结果表明:随着压应变的增加压阻系数单调减小,这主要归因于空穴浓度随压应变显著变化引起的;而拉应变作用时,压阻系数呈现波动趋势,这主要是由于空穴有效传输质量的增加程度和载流子浓度的增加程度不同而相互竞争导致的.上述计算结果表明,设计基于硅纳米线的光电和力电器件时,需考虑其应变效应.     

长磁聚焦电偏转象增强器设计计算

在长磁聚焦电偏转象增强器的设计中,我们着重从理论上证明了,在长磁聚焦场中能够实现电的线性偏转成象、并且研究试制了满足任务要求的、性能良好的长磁聚焦电偏转高速照相增强器。     

硅纳米晶激光器初瑞端倪

在天文观测中人们发现 ,星际间的尘埃云发射红光 .有些天文学家认为 ,这些红光是宇宙尘埃中的硅发出的 .这一考虑是基于已观察到的光谱性质和宇宙中硅的丰度 .然而 ,早在 2 0世纪 60年代人们就认识到 ,大块硅基本上不能发光 .最近 ,来自意大利的科学家Ｐａｖｅｓｉ等完成了一项关于硅纳米晶发光的研究 .他们的结果连同近年来其他同行研究小组的研究积累改变了人们对硅发光性能的认识 :当硅晶粒的尺寸减小到纳米量级时 ,其发光性能会发生显著的改变 .星系红光或许就是由其中的硅纳米晶发出的 .Ｐａｖｅｓｉ等研究的基本目标是发展硅半导体激…     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转的滞回特性研究

研究了不同载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁弹性效应中磁畴偏转的滞回特性. 基于Stoner-Wolhfarth模型的能量极小原理, 采用绘制自由能-磁畴偏转角度关系曲线的求解方法, 研究了压磁和磁弹性效应中载荷作用下的磁畴角度偏转和磁化过程, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的滞回特性. 研究表明, 压磁和磁弹性效应中磁畴偏转均存在明显的滞回、跃迁效应, 其中磁化强度的滞回效应来源于磁畴偏转的角度跃迁; 压磁效应中预加磁场的施加将增大磁化强度的滞回, 同时使滞回曲线向大压应力方向偏移; 磁弹性效应中磁畴偏转的滞回存在两个临界磁场强度, 不同磁场强度下合金具有不同的磁畴偏转路径和磁化滞回曲线, 临界磁场强度的大小取决于预压应力的施加. 理论分析对类磁致伸缩材料磁畴偏转模型的完善和材料器件的设计应用非常有意义.     

半导体激光器温控电路分析与测试

阐述了半导体热电致冷器(TEC)的基本工作原理,分析了TEC线性驱动和PWM驱动的原理以及采用PWM驱动的优点,介绍了PID温度补偿控制的原理,并设计了实验.采用相同的测试条件,对MAX1978、ADN8830和线性功率管进行了性能测试,实验数据表明温度控制电路采用PWM驱动功耗更小,全温(-40～60℃)控制效果更好.     

利用硅光电池测量硅单晶半导体材料的禁带宽度

以白炽灯为光源照射单晶硅光电池,测量在硅光电池前加不同截止波长的滤色片时的短路电流.通过短路电流和截止波长的关系,经拟合得到单晶硅材料的长波限,再利用半导体材料的长波限与半导体的禁带宽度Eg的关系,即Eg=hc/λ,计算得出其禁带宽度.     

国内多孔硅研究近况

 硅和砷化镓的电子结构不同.前者属于间接带隙半导体,电子在价带和导带间的跃迁需要伴随声子的吸收或发射;而砷化镓属于直接带隙半导体,电子可以直接在价带和导带间跃迁.正是由于这个原因,砷化镓的发光效率远远大于硅.目前半导体光电器件均由砷化镓等直接带隙半导体制成.多孔硅是在单晶硅表面上制成的厚度约1-10μm的薄膜,其中含有百分之几十的孔隙,孔隙的横向直径很小,其量级为10nm,而高度可达μm量级.多孔硅在硅器件上有一定的应用前景.多年来不断有论文发表.     

第一性原理研究[111]晶向硅纳米线电子结构，光学性质与压阻特性的应变效应

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似（GGA），利用第一性原理方法计算研究了单轴应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构、光学性质以及压阻性质的影响．能带结构和光学性质的结果表明：压应变导致硅纳米线的带隙明显线性减小，且使其由直隙半导体转变为间隙半导体，而施加拉应变后硅纳米线仍为直隙半导体材料，但是带隙略有减小，且价带顶附近的能带线产生了较为复杂的变化．由于能带的应变效应导致其光学性质也相应发生了较大改变：拉应变使硅纳米线的介电峰出现宽化现象，低能区内的光吸收增强，静态折射率和反射率峰值增大，而压应变的效果则相反．结合能带结构与压阻系数计算模型得到的压阻特性结果表明：随着压应变的增加压阻系数单调减小，这主要归因于空穴浓度随压应变显著变化引起的；而拉应变作用时，压阻系数呈现波动趋势，这主要是由于空穴有效传输质量的增加程度和载流子浓度的增加程度不同而相互竞争导致的．上述计算结果表明，设计基于硅纳米线的光电和力电器件时，需考虑其应变效应．     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转研究

研究了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁 弹性效应中的磁畴偏转和磁导率特性. 基于Stoner-Wolhfarth 模型能量极小原理, 绘制了自由能与磁畴偏转角度的关系曲线, 研究了压应力和磁场载荷作用下磁畴角度的偏转特性, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的磁导率特性, 并与实验数据进行比较论证. 研究表明,应力和磁场的作用都将使磁畴方向[111]和[111]发生角度跃迁, 直观有效地解释了材料巨磁致伸缩效应的机理; 应力和磁场作用下磁畴的偏转将使材料磁导率呈减小趋势, 其中磁场能对磁导率的影响大于应力能, 这一现象在小载荷作用下尤为明显. 实验结果表明, 磁导率的计算数据与实验数据符合得较好, 验证了计算方法的正确性. 理论分析对Terfenol-D磁畴偏转模型的完善 和磁化过程中磁滞回线的绘制非常有意义.     

金属氢

一、引 言自然界中,物质存在的形式是千变万化的.外界条件不同,物质的状态就不一样.例如,我们从不同的导电特性把物质分成绝缘体、半导体和导体.近代科学技术的发展,尤其是近代超高压技术的发展揭示出物质的导电特性不是一成不变的,一个绝缘体在足够大的压强下往往都可以变成半导体、导体.由于导电性是金属的特征,因此,我们常常把这种在压力下变成导体的现象叫做金属化.例如,良好的绝缘体──“塑料王”聚四氟乙烯的金属化压强是210—240千巴(1巴= 10～6 达因/厘米～2 = 0.98692大气压).磷的金属化压强只是40—50千巴.而公认的半导体锗和硅,…     

漏致势垒降低效应对短沟道应变硅金属氧化物半导体场效应管阈值电压的影响

结合应变硅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)结构,通过求解二维泊松方程,得到了应变Si沟道的电势分布,并据此建立了短沟道应变硅NMOSFET的阈值电压模型.依据计算结果,详细分析了弛豫Si_1－βGe_β中锗组分β、沟道长度、漏电压、衬底掺杂浓度以及沟道掺杂浓度对阈值电压的影响,从而得到漏致势垒降低效应对小尺寸应变硅器件阈值电压的影响,对应变硅器件以及电路的设计具有重要的参考价值. 关键词： 应变硅金属氧化物半导体场效应管 漏致势垒降低 二维泊松方程 阈值电压模型     

微纳技术及微纳机电系统（下）

 几乎在集成电路起步发展的同时,在1950 年,巴丁（John Bardeen）和肖克利（W.Shockley）预言了单晶半导体在外力作用下形变,并会有相当大的电导变化。1954 年,来自美国凯斯西储大学（Case WesternReserve University）的史密斯（C.S. Smith）到贝尔实验室进行访问工作,报道了“掺杂硅和锗中,在剪切应力作用下具有相当大的压阻剪切系数”,由此,标志着在微尺度上硅的传感性能研究的开始,如应变计、压力传感器、加速度计、力/位移传感器等。     

二维电子系统

一、半导体界面上的二维电子系统 五十年代末和六十年代初,硅半导体器件的制造工艺有了很大的突破,制成了金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET),其结构见图1.它用p型硅做衬底,表面上生长一层SiO2,其上有铝栅极G.两个重掺杂的n+区分别是源极S及漏极D.如果栅极加上较大的正电压Vg,硅表面附近会积累大量电子,形成与体内导电类型相反的反型层,成为源极及漏极间的导电沟道.反型层中的电子面密度N与栅极电压Vg间呈线性关系:其中Co为单位面积的氧化物电容,Vt为阈电压,e为电子电荷. 如果与半导体界面垂直的电场很强,反型层中的电子被限制…     

关于欧姆计最佳测量角及选挡依据的求证

从全电路欧姆定律出发,对指针式欧姆计量程中段的精确测量范围作出了定量的分析和证明. 结果表明,如果欧姆计的满量程偏转角度为90°,则其中间的精确测量范围约为46°.     

基于单片机的地下车库车位监测系统的设计

提出了一种基于单片机的地下车位监测系统, 应用于地下车库车位实时监测. 该系统以单片机为基础, 采集车位照明灯光信号被遮挡前后的硅光电池的电压信号, 用电压比较电路处理硅光电池的电压信号, 并将处理之 后的电信号传送至单片机, 最后将车位实时数据在液晶屏上显示. 本系统将硅光电池和车库照明系统有机结合起 来, 提升了照明灯光的应用价值; 实现了车位信息的实时监测, 提高了车库的运作效率     

硅薄膜太阳电池表面纳米线阵列光学设计

陷光结构的优化是增加硅薄膜太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一. 以硅纳米线阵列为代表的光子晶体微纳陷光结构具有突破传统陷光结构Yablonovith极限的巨大潜力. 通常硅纳米线阵列可以用作太阳电池的增透减反层、轴向p-n结、径向p-n结. 针对以上三种应用, 本文运用有限时域差分(FDTD)法系统研究了硅纳米线阵列在 300-1100 nm 波段的光学特性. 结果表明, 当硅纳米线作为太阳电池的减反层时, 周期P=300 nm, 高度H=1.5 μm, 填充率(FR)为0.282条件下时, 反射率最低为7.9%. 当硅纳米线作为轴向p-n结电池时, P=500 nm, H=1.5 μm, FR=0.55条件下纳米线阵列的吸收效率高达22.3%. 硅纳米线作为径向p-n结电池时, 其光吸收主要依靠纳米线, 硅纳米线P=300 nm, H=6 μm, FR= 0.349 条件下其吸收效率高达32.4%, 进一步提高其高度吸收效率变化不再明显. 此外, 本文还分析了非周期性硅纳米线阵列的光学性质, 与周期性硅纳米线阵列相比, 直径随机分布和位置随机分布的硅纳米线阵列都可以使吸收效率进一步提高, 相比于周期性硅纳米线阵列, 优化后直径随机分布的硅纳米线阵列吸收效率提高了39%, 吸收效率为27.8%. 本文运用FDTD法对硅纳米线阵列的光学特性进行设计与优化, 为硅纳米线阵列在太阳电池中的应用提供了理论支持.