半导体中什么叫做有源区
『壹』 在电学中 什么是有源区 什么是无源区
有源来器件:必须在外加适当自的偏置电压情况下才能正常工作的器件。比如BJT,发射结正偏,集电结反偏,处于放大工作状态。偏置电压不同,管子工作状态不同。还有MOS管,必须在栅极加压,使得沟道反型的情况下,才能工作。否则,源漏不管怎么加压,管子都不工作。像这类依赖外加电源,才能工作的器件叫有源器件。因此,一般情况下,两个端的是无源器件(除二极管外,是有源的),三个及以上的是有源器件。
无源器件:工作状态不依赖外加电源。比如电阻,电容。工作状态不依赖外加电源决定,叫做无源器件。
有源区:硅片上做有源器件的区域。(就是有些阱区。或者说是采用STI等隔离技术,隔离开的区域)。有源区主要针对MOS而言,不同掺杂可形成n或p型有源区。有源区分为源区和漏区(掺杂类型相同)在进行互联之前,两个有源区没有差别。另外,业内通俗的把有后续杂质注入的地方就都叫做有源区了。
『贰』 什么是集成电路
集成电路是采用半导体制作工艺,在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。
(一)按功能结构分类
集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。
(二)按制作工艺分类
集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。
膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。
(三)按集成度高低分类
集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。
(四)按导电类型不同分类
集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。
双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。
(五)按用途分类
集成电路按用途可分为电视机用集成电路。音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。
电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器(CPU)集成电路、存储器集成电路等。
音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路、电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。
影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。
录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。
『叁』 在半导体LED中,缓冲层和有源区的作用分别是什么
缓冲层是用来匹配晶格的,有源层是用来发光的
『肆』 在半导体LED中,缓冲层和有源区的作用分别是什么
缓冲层有利于载流子传输,有源层用于载流子符合发光
『伍』 电路板上那么复杂的东西,有什么意义吗
什么是集成电路?
什么是集成电路?
来源: http://member.netease.com/~lebok/gb/learn.htm
集成电路是什么?就是电路板上的那些小黑块,有很多引脚,它的里面并不复杂,无非就是一些三极管组合在一起,仅此而已。
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三极管的基本原理
首先我们要了解三极管的基本原理,三极管就是一条电流的通道,有一个电极控制这个通道的通和断,如果说三极管的基本原理用这样的比喻比较牵强附会的话,在设计三极管的版图时,它就非常的确切了,我们先画一条绿色的线条表示通道,再画一条横跨过通道的红色线条表示控制栅极,就象马路上的绿色的通道和警察掌握的红灯一样,绿色通道里的电流的通断,得看警察的脸色行事。不过在集成电路里通道不叫通道,而叫有源区,一个奇怪的名字,不过很好记,我们平时把半导体器件叫做有源器件,电阻电容叫无源器件,三极管是有源器件,因此只要记住和三极管有关的区域叫有源区就可以了。
由 N型或 P型半导体材料组成源极和漏极,在源极和漏极之间放一层多晶硅作为栅极,这就形成了一个 MOS三极管,多做几个这样的三极管,并把它们按要求连接起来,这就形成了集成电路。把许多三极管做在一起就是集成电路。
集成电路真的就是这么简单,请暂时不要问什么半导体为什么会导电之类目前被认为是无关紧要的问题,我们在这里探讨的是如何快速的学会设计集成电路,而不是半导体理论。
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设计一个反相器管
我们知道三极管相当于一条通道,在这条通道上电流出发的那一端叫做源极,而电流到达的那一端叫做漏极,控制电流通断的那个电极叫做栅极,那么栅极需要带上什么样的电压才表示通道导通呢?一般情况下,栅极对源极的电压为0V时,表示关断,栅极上带 0.7V以上的电压时,表示导通,应该注意栅极电压是对源极而言的。
上述的 MOS三极管我们叫它 N型 MOS管,对应的,还有一种 P型 MOS 管, P型 MOS管的特性正好完全相反,电流从漏极出发到达源极,栅极带上比漏极低于0.7V以下的电压时, MOS管导通。
如果规定只能用一种类型的 MOS管,我们也能设计出集成电路来,想当初的半导体工艺只适合于做 N型一种类型的 MOS管,那时侯的集成电路大部分是NMOS集成电路,我们熟悉的早期的 Z80、8048等,都是用 NMOS工艺制造的。后来,发展了在同一个芯片上做两种不同类型 MOS管的工艺,叫做CMOS工艺,现在已是半导体行业的主流工艺。
N 管和 P管的版图设计并没有什么不一样,只要对其类型做一个标记就可以了,这个标记用来通知制造集成电路的人把这些管子做成某一类型的管子,在下图中我们把 P管用虚框圈起来作为标记。
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设计一个简单集成电路
设计集成电路也很简单,不过就是把那些三极管连接起来,用什么来连接呢?总不至于用电烙铁和焊锡丝之类的方法吧?在集成电路里不用这种方法,用的是类似于双面线路板的方法,双面线路板上的过孔将线路板的两面连接了起来,在集成电路了也用了过孔,两层导电材料分别是铝和多晶硅,铝可以越过各种区域通到任何地方而不受限制,但多晶硅可不可以呢?好象可以,可是,的多晶硅越过有源区时,有源区变成了一个受多晶硅控制的电流通路:一个多余的三极管,这不是我们所希望的,所以,我们在这里增加一条规则:多晶硅不能跨越有源区。按这样的规则连接两各三极管,我们就设计了一个含有一个反相器的简单的集成电路。
在芯片的四周有四个焊接点,用来和外部电路进行连接,不过,在这里不叫焊接点,而叫压焊点,可能因工艺而得名。如果你到集成电路行业里把它叫成焊接点的话,会让别人目瞪口呆的。
我们不妨大胆的把集成电路设计技术和制造工艺用印刷来理解,当我们要印名片时,我们要先设计版面的排列,为一个商标图案苦思冥想,用彩色笔在草稿纸是画来画去,甚至出钱请搞美工的人来为这张名片进行设计。
设计的名片可能包含了好几种颜色,好多种字体,当设计方案送到引名片的小店后,将根据颜色的种类先做出版子来,然后就是用这些版子把各种颜色印到纸上,再然后就是把一大张纸剪切成一张一张的小名片,最后把这些名片装到小盒里,就等着用户来取货了。
印名片的小店老板只要会玩那些制版机、速印机之类的玩艺就可以了,基本上不用识多少字,小学程度即可,要求他必须懂得美术原理才发给操作证可以上岗,属于一种无理取闹的行为。
对设计名片的美工师傅的最大的要求是能够理解客户的要求,并且能够用版面的排列、字体的选择、颜色的搭配来表达客户的意图,我们完全没有必要要求美工师傅会做各种字体的铅字、读过大部头的《照相原理》、精通印刷机械。
相应地,我们对客户就应该只有一个要求:简单、明确的提出他的意图。
集成电路的情况也是这样,用户提出他的芯片具有的功能,设计的过程是将功能翻译成版图,制造的过程是用版图印刷出芯片。
印刷和芯片的惊人的类似之处是,美工师傅只要使用字库里的各种字体就可以了,没有必要自己亲自作出一个个的字体来;芯片设计师实际上也只要使用单元库里的单元就可以了。
印刷和芯片的另一个更惊人的类似之处是,当字库里没有某个特定的符号时,比如一个不常见的商标,美工师傅就要亲自做出这个符号来;芯片设计师有时也会遇到库里没有的单元,他也需要亲自画出这个单元的版图来。
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设计一个振荡器芯片的版图
如果你觉得不过瘾,你可以设计一个更复杂一点的集成电路如下图,它是个振荡器的版图,你给它接上一个电阻、一个电容、一个发光二极管,再接上电源,你就可以看到发光二极管一闪一闪的发起光来。
集成电路版图设计差不多就这点事了,没有什么花样。
你可能发现最右边的反相器比较大一点,这是为了有较大的驱动能力以使发光二极管有较高的亮度。另一个应该注意的问题是尽量让比较大的电流在铝导电层里流动,铝的导电性能比多晶硅好很多,这一点和双面线路板有点不同,双面线路板两面的导电性能一样好。
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版图设计
现在,你了解了一点版图设计了,如果你再了解得更多一点的话,你就会发现你满怀热情的希望学会的版图设计,其实只是一种大人玩的七巧板而已,只是没有小孩玩的七巧板好玩,也没有那么复杂和变化多端。
现在,人各有志,你想把这块七巧板玩出点花样来的话,可以,在这里有大把朋友愿意陪你一起玩;或者你想起了你到这里来的初衷,想要把你的那个电路做成集成电路,那你暂时就别玩七巧板了,想办法尽快的完成你的芯片设计吧。
假如你原来用分立元件设计的电路里用到了许多标准的集成电路,有反相器,与非门、D触发器,计数器、甚至包含了一个液晶显示驱动模块等等,按理说你要设计这些单元的版图,这可不是件轻松的活,日复一日,月复一月,非把你画得痴痴傻傻,呆若木鸡不可,你原来设计一个高性能电路的满腔热情在这里没有用处,你火花般迸发的电路设计灵感对版图设计也一样没有帮助,画版图要的是拼七巧板的技巧。
当你累死累活的干了三个月之后,才发现已经开始种第二季稻的农民伯伯也没有这么辛苦。由此推算,做一个版图库的工作量约等于种两季稻的工作量。做一个芯片设计师不如种田实在。
不过即使让你干画版图的活你也不用害怕,电脑上高科技的最奇妙的特点在于它的劳动竟然可以重复使用,第一次做单元图库要用两个月的时间,到了第二次做图库时,你可以把第一次图库拷贝过来,修修改改,有两个星期的时间也就可以了,这就是电脑里 COPY 的绝妙之处。真奇怪为什么不把这种电脑科技推广到农业科技上去,要是农民伯伯也采用这些技术的话,他只要专心种好一亩田就可以了,然后跨嗒跨嗒地拷贝它个十万八千亩,于是站在一望无际金黄色田头,看着晨曦下巍巍壮观的麦浪翻滚,就很难控制住“身在田头,胸怀世界”的感觉了。
幸好农民伯伯还没有还没有掌握这门技术,不然实在要叫我们这些搞芯片设计的家伙无地自容了,但我们还十应该抓紧时间,在目前芯片比种田暂时领先的优势下,做出比农民伯伯更多的贡献来。
但现在情况不一样了,在这里,有现成的单元版图供你使用,这些单元版图放在一个库里,里面品种繁多,差不多包含的你可能用到的全部品种,不要以为这是什么“演示版”,这是很多芯片设计师正在使用的工作库,你现在要干的活已经不是什么版图设计,而是要干一些类似于你以前经常干的活:给双面线路板布线。
有了单元图库,你就可以进行正常的设计工作,你用以前常用的方法画线路图,然后用相应的元件把它们连接起来,以前一个没有经验的电路设计师往往会按过时的教科书设计电路,结果采购员往往抱怨采购不到元件,甚至要到 Intel的公司历史陈列室才能看到样品。现在的电路设计师一般都比较关心原器件的供应情况,这条经验在这里同样适用,你应该在设计之前先熟悉单元图库的情况,以免画出了线路图却没有单元可供使用。
芯片设计用到的单元图库中的内容和市面上 CMOS 4000系列或 TTL 74 系列的内容毕竟还是有一点差异的,比如常用的JK触发器,在单元图库就找不到,(或许以后会有热心人补上这个单元),因为在ASIC设计中,没有必要使用 JK触发器,使用它后会在分析电路时造成混乱。你可以很快的适应这些差异,甚至在你通读了一遍单元图库的介绍之后就有胸有成竹的感觉了。
我再次提醒你:你到这里来,是为了设计出集成电路来,而不是研究版图设计技术,如果你是初学者,你设计的版图大概不会比库里面已有的版图更好吧?所以暂时了解一点版图设计就可以了,不要深究,采用现成的单元图库加双面布线技术,尽快的完成你的集成电路吧。如果你遇到的图库里面没有的单元,也不要慌张,请到这里来,问一声,说不定会有那位老手会帮你画一个的,不过,应该是一些比较通用的单元,你别问什么16位A/D转换器、照相机的控制电路这样的单元,要是这样的话,还不如你睡大觉,让别人免费给你设计算了。
说实在的,伟大而又神秘的集成电路版图设计,并不比小孩玩的七巧板复杂多少,下面的触发器的版图,差不多是版图库中最复杂的一个版图,但也就这么样了,没什么大不了的,我不认为你掌握不了它,我只是认为你暂时没有必要掌握它。
别以为这是个示范的版图,这可是个真正的正在使用的版图,我把它叫做DF06A ,有位设计高手为了做好类似的版图花了大概一个月的时间。我是在他的基础上画这个版图的,所以只花了大约半个月的时间,还有一些延时参数等没有计算。做好了这个版图,差不多就完成了整个标准单元库(100 多个单元)的三分之一的工作量了,因为这是库中最困难的一个版图。
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电路设计
最奇妙、最神奇的还是你原来做惯的电路设计,可以玩出很多花样,我以前曾工作过的单位,有一台火车头那么大的塑料机,突然有一天趴下了,这台机器一天做出产品的产值50多万,利润好几万,这可把老板给急得熊似的团团乱转,动员了全部机械和塑料的精英,香港的技师也于第二天赶到,可是,会诊的结果是无可奈何。第三天,冒出个懂点电子的家伙,他从一个破收音机里拆了一个电阻,装到机器上一试,那庞大的塑料机居然就此起死回生,当在场的人了解到这个神奇的元件的价值只有人民币两分钱时,全体同时作目瞪口呆状。
到这里来的都是电路设计的行家,我想也用不着解释一个电阻是如何修好塑料机的,太简单太平常的事了,但电路设计的最大的趣味就在于此:一个极其简单的小技巧,会引发起社会上的一番大事出来。你应该在电路设计上淋漓尽致的发挥你的聪明才智,而不要拘泥于是不是采用了公共单元图库。
当然集成电路设计和你以前的设计是有点不同,这里说其中的一个特点:有大量的三极管供你使用,而电阻电容却很麻烦。
或者这样吧:你就当是一场考试,考试的题目是设计一个电路,不许使用电阻电容,但可以无限量的使用三极管,可能你一开始不习惯,觉得浪费了很多三极管,可是只要多做几次,你就会适应这种浪费的设计法的,不要为你的浪费而内疚,其实即使是芯片设计专家,也是这么做的。
电路设计也就是画出你所需要的电路图来,然后推理你的电路图,看看是不是正确,需不需要改进。在这里,我建议你采用 workview 软件和这里提供的电路图库进行设计,采用 workview 的话它会帮你做推理,在这里叫仿真,它会把电路工作时的波形显示给你看,非常直观。这里不但提供版图库给你使用,还提供相关联的电路图库,采用这里的电路图库可以简化你的设计工作,库中有很多实用的单元电路,比如十进制计数器,甚至动态的液晶显示器驱动电路等,你只要拿来用就可以了,如果你自行设计一个动态的液晶显示器驱动电路,不是说你不会,而是没有必要干这些重复烦琐的劳动,你应该集中精力完成你的整体设计,那才是你的特长。你可以把你在设计中找到的一些诀窍和技巧公开出来,作为自由资源添加到图库中去,让以后的设计者也能享受你的劳动果实。
这世界上有两种资源,一种实资源,就象石油,越用越少;另一种是虚资源,就象脑力,奇怪的是这种虚资源竟然是一种越用越多的资源,世界真奇妙,无奇不有,如果我们发动全民来开发虚资源,那么用不了多久,我们就会成为一个资源大国,我们就能象拍苍蝇那样容易的消灭美帝国主义和一切反动派。说笑而已,其实我不想让我的世界观带有民族主义的色彩,任何民族的文化我都有兴趣。什么“国富民强”,对我的感觉就象山沟沟里的农民希望多养几个儿子可以不受邻居的欺负那样,是一种跟愚昧无知很有瓜葛的意识。我们开发虚资源,是为了迎接未知的人类的明天的到来。我们不知道明天会怎样,但知道明天不会象今天预想的那样。
搞电路设计在我看来实在有投机取巧的嫌疑,我无意贬低各位同行,但在我见到的许多事例中,一个会修修半导体的电子爱好者往往比机械本科生还吃香,一个家用电器项目的开发人员组成中,有电子的、有机械的、如果你参加过几个这样的开发组,你就会理解如下的结论:搞电子的工作量小,老在一些局部问题上翻花样,不顾全大局,经常返工惹麻烦,但容易得到老板的好感;搞机械的工作量大,要全面综合的的考虑整机的协调问题,可悲的是总是不讨好。在老板的眼光里,好象搞机械的没什么大不了,不就是拿个铅笔那么画两下而已,而搞电子的就不一样了,那东西神秘,两分钱就可以让火车头那么大的机器动起来。
如果你有学机械的朋友,你就会了解机械不是谁都可以画那么简单的,单看机械的那些课程,就能了解机械知识远比电子知识复杂、严谨得多,在一个家用电器比如冰箱或是洗衣机里,机械占了大部分工作,而电子只不过是在机械的基础上玩的一些花样而已,什么定时、警报之类,全是花样。机械设计牵涉了严谨广泛的知识,而电子的知识,说不定从什么《电子小制作 200例》之类的杂书上就可以得到。
不少老板的重电子轻机械的观念其实是不对的,或许你可以拿一支铅笔画出零件的图纸来,可是你能算出这个零件能承受多大的压力吗?你知道你画的零件在什么样的情况下会发生谐振吗?发生谐振后又会对整机造成多大的伤害吗?如果你想了解这些情况,你就非得花几年时间啃几本《机械原理》、《材料力学》、《····》等不可。而神秘的电子技术,到是在街上买几本杂书就可以学会的,不要以为开玩笑,其实我们这些搞电子的家伙最知道电子的底细。
你有没有听说过业余机械爱好者?或者是业余材料力学爱好者?应该说有,但很少,以至于要举个例子都困难。
在我们的周围有大把的业余无线电爱好者,业余电子爱好者,这是为什么呢?这说明电子电路的几个特点:很容易入门,另一个更大的特点是你只要学会一点点,你就可以发挥你的聪明才智,进行卓有成效的电路设计。
由此展开来,我们不禁要问:有没有业余集成电路设计爱好者?
我留意了多时,想知道究竟有没有业余集成电路设计爱好者,可是到目前还没有找到,这使我很纳闷,心中不免嘀咕:难道我是中国业余集成电路设计爱好者第一人?
做一个业余的集成电路设计爱好者在以前可能是天方夜谈,让人听了的感觉就象听到有业余洲际导弹爱好者一样。但是时代不同了,造就业余集成电路设计师的外部条件已经具备了,只是这些条件来得太快了,以至于我们来不及反应过来。我们听说的集成电路,好象都是要上千万美圆的投资,可是,当我们今天早上从梦中醒来时,花上几千元人民币就可以让芯片工厂把我们自己设计的集成电路给做出来了。
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芯片设计
完成了电路设计后,就可以开始考虑整个的芯片设计了。如果你的芯片不大,你可以用双面线路板布线的方法设计你的芯片,用一些专用的软件如 LEDIT等进行设计,先把用到的单元放到版面上,然后用铝和多晶硅进行布线。如果你的芯片略微大一点,这将是一项艰苦的工作,
如果芯片更大一点,我们可以用电脑来进行自动布线,实际上我们主要考虑的实现布局布线的手段应该是自动布线,
有很多的软件可以进行优良的自动布线,如cadence,mento graph, 然而软件价格不菲,动辄20万美圆的大有人在。
价格低一点而性能还不错的软件也不少,
甚至连免费的软件也有,在这里自由软件库里,有一套 Alliance,它的布线性能就很不错,其实用它来布线真有点大材小用,它是一套具有更强大功能的集成电路设计工具,我们暂且就事论事,讨论它的布线工具,它的布线器很不错,有很好的优化能力,它使用的库的描述方法有点不同,但和其他软件的描述方法也大同小异,我们可以编一段小程序进行转换。和其他软件相比有很大的不同的是它接收的线路图的描述格式,竟然用的是C语言源程序的格式,幸好是源程序格式,这就给编写转换程序的编写提供了一定的方便, workview中有一个专用的数据库操作程序viewdate,应该可以完成这项工作。
我们可以设想远程布线,以前宫敏先生举过一个例子,说的是新疆的芯片设计师可以通过连网来运行安装在上海主机上的珍贵的设计软件,就是这个意思。
在进一步,甚至可以为系统编写一些自动的功能,它自动的接收用户用email形式发来的线路板文件,交给布线软件布完线后再通过email 把结果发回给用户,这样就可以充分发挥高档软件的效率,而又不侵犯版权。有这些高档软件又有 email服务器的单位可以提供这项免费或收费的服务。
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设计检查
集成电路的设计好象并不复杂,而对设计好的版图进行一次检查,就不是那么容易的了,我敢打赌,一个1万管子的版图,你花10年的时间也检查不完。但这世界真奇妙,越是困难的事情,反而变得容易了。现在有很多软件可以帮你检查,你只要学会利用这些软件就可以了。我的意思是,劝你不要尝试用人工的方法来检查一个略微大一点的版图,人的脑子是用来创造的,用它来做一些重复烦琐的工作,不但效率低下,更麻烦的是会惹出许多意想不到的错误来。
真正实用的版图检查软件还是比较少的,Dracula 是其中的佼佼者,在没有找到廉价实用的检查软件之前,我们可以考虑通过 email的委托检查,让有Dracula软件的单位帮助做检查工作。如果文件的格式规范,或许我可以说服一些单位用他们机器的空闲时间来为你服务。
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外部支持
最有效,最传统的支持来自于书籍。你应该收集这方面的书籍。
新闻组、邮件列表、以及 email都可以廉价快速地从外界向你提供技术支持,这也是internet的好处之一。通过网络得到的支持在大部分时间是非常有效的,但它不是肯定和明确的,因为没有任何人承担必须帮助你的义务,他们热心的帮助你的最起码的条件是必须有空才行。
你要学会利用外界对你的支持,这些支持不是出于义务,而是出于热心,你不要滥用这些热情,在提出问题前,请多花一点精力研究一下你的问题,然后确切的提出你的问题。当以后有其他人问到类似的问题时,你也应该热心的出来回答,介绍你解决问题的经验。
获得肯定和明确的帮助的方法是,你可以在你的附近找一家集成电路设计公司,以一定的代价获得这些帮助。我在最初学习设计集成电路时,采用的方法是将项目委托给设计公司做,并要求他们把设计过程告诉我,好让我有一个模仿的对象。
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ASIC和 PGP邮件列表介绍
邮递列表是一种类似于新闻组的交流方式,由一群志同道合者组成,它比新闻组更便宜、更有针对性。参加了一个邮递列表后,你就可以经常收到别人寄给这个邮递列表的各种信息,你可以对各种问题发表你的看法,也可以提出新的建议、新的观念、或是提出你遇到的困难,以得到别人的帮助。最难能可贵的是所有的操作都可以在免费的email帐户上通过email 进行。
发出订阅申请信后很快您就会收到一封确认信,直接回复此信,您就加入了邮件列表,以后,您就可以向这两个邮递列表投递稿件、参与讨论、寻求帮助、或是发表您想发表的任何高见,仅要求尽量围绕主题,以照顾其他成员的兴趣所在。
通过下面的表格你可以投递、加入或是退出邮递列表。请注意使用同一个email 帐号进行操作,在操作过程中如果遇到麻烦,请给我写信,让我从服务器上帮您完成。查看已经存档的文件需要上Internet网才能进行。
『陆』 半导体是什么做什么用的
自然界的物质按导电能力可分为导体、绝缘体和半导体三类。半导体材料是指室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电,室温时电阻率一般在10-5~107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大;若掺入活性杂质或用光、射线辐照,可使其电阻率有几个数量级的变化。1906年制成了碳化硅检波器。
1947年发明晶体管以后,半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展,并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。特性和参数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体,常温下其电阻率很高,是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体,靠价带空穴导电的称P型半导体。
不同类型半导体间接触(构成PN结)或半导体与金属接触时,因电子(或空穴)浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性。利用PN结的单向导电性,可以制成具有不同功能的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等。
此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素)的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换。半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数。半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别。
半导体材料的种类
常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等,以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、Ⅳ-Ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等)、Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体,如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等,还处于研究阶段。
此外,还有非晶态和液态半导体材料,这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。
所有的半导体材料都需要对原料进行提纯,要求的纯度在6个“9”以上,最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类,一类是不改变材料的化学组成进行提纯,称为物理提纯;另一类是把元素先变成化合物进行提纯,再将提纯后的化合物还原成元素,称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等,使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃娶精馏等,使用最多的是精馏。
由于每一种方法都有一定的局限性,因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广,80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的,其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法,用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法,用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触,用此法生长高纯硅单晶。
水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶,而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。
工业生产使用的主要是化学气相外延,其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。
半导体和绝缘体之间的差异主要来自两者的能带(band)宽度不同。绝缘体的能带比半导体宽,意即绝缘体价带中的载子必须获得比在半导体中更高的能量才能跳过能带,进入传导带中。室温下的半导体导电性有如绝缘体,只有极少数的载子具有足够的能量进入传导带。因此,对于一个在相同电场下的纯质半导体(intrinsicsemiconctor)和绝缘体会有类似的电特性,不过半导体的能带宽度小于绝缘体也意味著半导体的导电性更容易受到控制而改变。
纯质半导体的电气特性可以藉由植入杂质的过程而永久改变,这个过程通常称为“掺杂”(doping)。依照掺杂所使用的杂质不同,掺杂后的半导体原子周围可能会多出一个电子或一个电洞,而让半导体材料的导电特性变得与原本不同。如果掺杂进入半导体的杂质浓度够高,半导体也可能会表现出如同金属导体般的电性。在掺杂了不同极性杂质的半导体接面处会有一个内建电场(built-inelectricfield),内建电场和许多半导体元件的操作原理息息相关。
除了藉由掺杂的过程永久改变电性外,半导体亦可因为施加于其上的电场改变而动态地变化。半导体材料也因为这样的特性,很适合用来作为电路元件,例如晶体管。晶体管属于主动式的(有源)半导体元件(activesemiconctordevices),当主动元件和被动式的(无源)半导体元件(passivesemiconctordevices)如电阻器(resistor)或是电容器(capacitor)组合起来时,可以用来设计各式各样的集成电路产品,例如微处理器。
当电子从传导带掉回价带时,减少的能量可能会以光的形式释放出来。这种过程是制造发光二极管(light-emittingdiode,LED)以及半导体激光(semiconctorlaser)的基础,在商业应用上都有举足轻重的地位。而相反地,半导体也可以吸收光子,透过光电效应而激发出在价带的电子,产生电讯号。这即是光探测器(photodetector)的来源,在光纤通讯(fiber-opticcommunications)或是太阳能电池(solarcell)的领域是最重要的元件。
半导体有可能是单一元素组成,例如硅。也可以是两种或是多种元素的化合物(compound),常见的化合物半导体有砷化镓(galliumarsenide,GaAs)或是磷化铝铟镓(,AlGaInP)等。合金(alloy)也是半导体材料的来源之一,如锗硅(silicongermanium,SiGe)或是砷化镓铝(aluminiumgalliumarsenide,AlGaAs)等。
『柒』 什么是有源元件
电子元器件工作时,如果其内部有电源存在,则这种器件叫做有源元件。
源元件包括独立电源和受控电源两大类。独立电源包括电压源和电流源,它们在电路中起激励作用,可引起电路中其他元件的电流或电压(响应),所以说独立电源是任何一个完整电路中不可缺少的组成部分。
受控电源在电路中则不起激励作用,它们的电流和电压要受到电路中另外某个支路电流或电压的控制。
(7)半导体中什么叫做有源区扩展阅读:
有源元件的电压源分类
一、理想电压源
理想电压源简称为电压源。是实际电压源的一种理想化模型。理想电压源两端的电压与通过它的电流无关,其电压总保持为某个给定的时间函数。
理想电压源一般具有以下特性:
(1)电压us(t)的函数是固定的,不会因它所连接的外电路的不同而改变。如果电压源没有接外电路,这时电压源处于开路状态,Ⅰ为零值,电压源两端的电压此时就称为开路电压。
(2)电压源的电流随与之连接的外电路的不同而不同,即电压源的电流是随负载的大小而变化的。
(3)电压源的内阻为零,一个端电压为零的电压源仅相当于一条短路线。
(4)在功率允许的范围内,相同频率的电压源串联时可等效为一个同频率的电压源。
(5)一般情况下,电压源是不允许并联的,尤其是当电压us(t)函数不同时更应注意,因为这时可能会引起电压源之间的短路以致损坏电压源。
二、实际电压源
严格地说,理想电压源并不存在,这是因为实际电压源的内部总存在一定的内电阻。
『捌』 半导体激光器中有源区的寄生参数会随着激光器的不同而变化吗
要看最终做成什么样的激光器了。
『玖』 扩散区 什么叫半导体的扩散区 还有有源区是什么意思
黑龙江新大族激光设备有限公司地处冰城哈尔滨,是由中国激光行业几位知版名专家,共同权投资组建的一家科技先导型激光应用设备制造商。主要研发制造销售激光打标机,激光喷码机,激光切割机,激光焊接机,气动打标机,电动打标机,划刻打标机,电化打标机,标牌打印机,油墨印刷产品等自动标记产品和工业激光应用设备。广泛应用于军工、机床及附件、五金工具、汽车及摩托车配件、仪器仪表、石油化工设备、金属制品、电力设备、医疗设备、手机通讯、建筑建材、金银首饰、工艺礼品......
『拾』 半导体激光器 有源区的折射率为什么和频率有关
半导体激光器的调制带宽是指可以输出的或者加载的最高信号速率(对数字信号而言),或者是输出(或加载的)模拟信号的最大带宽。
提高激光器的调制带宽,可以采取以下措施:
①有源区采用应变(抵偿)多量子阱结构-量子阱激光器阱材料由于在平行于阱面方向受到双轴压应变和垂直于阱面方向的拉伸应变,其价带顶的重空穴能级上升,而且这种价带发生退简并,使电子从自旋轨道分裂带向重孔穴带的跃迁几率近似等于零,使室温下的俄歇复合几率减小,从而导致这种量子阱激光器的阈值电流下降,线宽增强因子减小以及弛豫振荡频率、调制带宽、微分增益系数显著提高。
②有源区p型掺杂 p型掺杂可减小穿过SCH区域时的空穴输运,这对高速量子阱器件是主要的限制;p型掺杂可以得到非常高的微分增益,并且使量子阱中载流子的分布更加均匀。 若有源区Zn掺杂浓度接近1018cm-3时,其3dB带宽可达25GHz而且掺杂还可使器件的振荡频率增加到30GHz腔长为300μm此外,重掺杂还有利于降低线宽增强因子和进一步提高微分增益,这些都有利于提高器件的调制特性。
③降低电学寄生参数-为了降低高速激光器的电学寄生参数,尤其是寄生电容,可采用半绝缘Fe-InP再生长掩埋技术,同时还需减小电极面积;采用自对准窄台面结构(SA -CM以减小器件的寄生电容。人们还常利用填充聚酰亚胺的方法来减小寄生电容。
④提高激光器内部光子浓度和微分增益-增加激光器腔内的光子浓度,可增加本征谐振频率。利用DFB结构使激射波长与增益峰波长为负失谐(-10nm可以提高微分增益,这些都可以增加-3dB调制带宽。 以上分析了限制半导体激光器高速调制特性的因素以及提高激光器调制带宽的途径,这些因素之间与其静态特性之间是相互影响的所以在设计高速激光器时,还需考虑其他特性,如阈值、温度特性等。