微電子技術實驗

來源: 發(fā)布時間:2020-10-19

由于材料技術、器件技術和電路設計等綜合技術的進步,在20世紀60年代研制成功了代集成電路。在半導體發(fā)展史上。集成電路的出現具有劃時代的意義:它的誕生和發(fā)展推動了銅芯技術和計算機的進步,使科學研究的各個領域以及工業(yè)社會的結構發(fā)生了歷史性變革。憑借優(yōu)越的科學技術所發(fā)明的集成電路使研究者有了更先進的工具,進而產生了許多更為先進的技術。這些先進的技術有進一步促使更高性能、更廉價的集成電路的出現。對電子器件來說,體積越小,集成度越高;響應時間越短,計算處理的速度就越快;傳送頻率就越高,傳送的信息量就越大。半導體工業(yè)和半導體技術被稱為現代工業(yè)的基礎,同時也已經發(fā)展稱為一個相對的高科技產業(yè)。集成電路是一種采用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文縮寫為IC,也俗稱芯片。模擬集成電路是指由電容、電阻、晶體管等元件集成在一起用來處理模擬信號的模擬集成電路。有許多的模擬集成電路,如集成運算放大器、比較器、對數和指數放大器、模擬乘(除)法器、鎖相環(huán)、電源管理芯片等。模擬集成電路的主要構成電路有:放大器、濾波器、反饋電路、基準源電路、開關電容電路等。七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻調速因節(jié)能效果而迅速發(fā)展。微電子技術實驗

普通晶閘管的開關電流已達數千安,能承受的正、反向工作電壓達數千伏。在此基礎上,為適應電力電子技術發(fā)展的需要,又開發(fā)出門極可關斷晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管等一系列派生器件,以及單極型MOS功率場效應晶體管、雙極型功率晶體管、靜電感應晶閘管、功能組合模塊和功率集成電路等新型電力電子器件。各種電力電子器件均具有導通和阻斷兩種工作特性。功率二極管是二端(陰極和陽極)器件,其器件電流由伏安特性決定,除了改變加在二端間的電壓外,無法控制其陽極電流,故稱不可控器件。普通晶閘管是三端器件,其門極信號能控制元件的導通,但不能控制其關斷,稱半控型器件??申P斷晶閘管、功率晶體管等器件,其門極信號既能件的導通,又能控制其關斷,稱全控型器件。后兩類器件控制靈活,電路簡單,開關速度53c3db0-ae2b-4474-a84d-2a于整流、逆變、斬波電路中,是電動機調速、發(fā)電機勵磁、感應加熱、電鍍、電解電源、直接輸電等電力電子裝置中的部件。這些器件構成裝置不僅體積小、工作可靠,而且節(jié)能效果十分明顯(一般可節(jié)電10%~40%)。單個電力電子器件能承受的正、反向電壓是一定的,能通過的電流大小也是一定的。徐州汽車電子技術創(chuàng)新服務電子技術是十九世紀末到二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術,二十世紀發(fā)展迅速。

可平均節(jié)電20%以上,每年可節(jié)電400億千瓦時),因此電力電子技術的發(fā)展也越來越受到人們的重視。70年代中期出現的全控型可關斷晶閘管和功率晶體管,開關速度快,控制簡單,逆導可關斷晶閘管更兼容了可關斷晶閘管和快速整流二極管的功能。它們把電力電子技術的應用推進到了以逆變、斬波為中心內容的新領域。這些器件已普遍應用于變頻調速、開關電源、靜止變頻等電力電子裝置中。80年代初期出現的MOS功率場效應晶體管和功率集成電路的工作頻率達到兆赫級。集成電路的技術促進了器件的小型化和功能化。這些新成就為發(fā)展高頻電力電子技術提供了條件,推動電力電子裝置朝著智能化、高頻化的方向發(fā)展。80年代發(fā)展起來的靜電感應晶閘管、隔離柵晶體管,以及各種組合器件,綜合了晶閘管、MOS功率場效應晶體管和功率晶體管各自的優(yōu)點,在性能上又有新的發(fā)展。例如隔離柵晶體管,既具有MOS功率場效應晶體管的柵控特性,又具有雙極型功率晶體管的電流傳導性能,它容許的電流密度比雙極型功率晶體管高幾倍。靜電感應晶閘管保存了晶閘管導通壓降低的優(yōu)點,結構上避免了一般晶閘管在門極觸發(fā)時必須在門極周圍先導通然后逐步橫向擴展的過程,所以比一般晶閘管有更高的開關速度。

電力電子器件又稱為功率半導體器件,主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件(通常指電流為數十至數千安,電壓為數百伏以上)。功率器件幾乎用于所有的電子制造業(yè),包括計算機領域的筆記本、PC、服務器、顯示器以及各種外設;網絡通信領域的手機、電話以及其它各種終端和局端設備;消費電子領域的傳統(tǒng)黑白家電和各種數碼產品;工業(yè)控制類中的工業(yè)PC、各類儀器儀表和各類控制設備等。除了保證這些設備的正常運行以外,功率器件還能起到有效的節(jié)能作用。由于電子產品的需求以及能效要求的不斷提高,中國功率器件市場一直保持較快的發(fā)展速度。國家統(tǒng)計局數據顯示,2010年中國功率器件行業(yè)共有規(guī)模以上企業(yè)498家,全行業(yè)實現銷售收入,同比增長,同比增長。從企業(yè)經濟類型來看,三資企業(yè)數量多,其企業(yè)數量占行業(yè)數量的。從企業(yè)數量、銷售收入以及資產規(guī)模來看,江蘇、廣東和浙江等省所占的份額居多。20世紀50年代,電力電子器件主要是汞弧閘流管和大功率電子管。60年代發(fā)展起來的晶閘管,因其工作可靠、壽命長、體積小、開關速度快,而在電力電子電路中得到。半導體器件是構成各種分立、集成電子電路基本的元器件。

現代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經進入現代電力電子時代。大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?yōu)橹绷麟?,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展,當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮。全國小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。逆變器時代七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻調速因節(jié)能效果而迅速發(fā)展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。錫山區(qū)工業(yè)電子技術基礎

電子技術研究的是電子器件及其電子器件構成的電路的應用。微電子技術實驗

模擬集成電路設計主要是通過有經驗的設計師進行手動的電路調試,模擬而得到,與此相對應的數字集成電路設計大部分是通過使用硬件描述語言在EDA軟件的控制下自動的綜合產生。電子元器件數字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導體芯片上而制成的數字邏輯電路或系統(tǒng)。根據數字集成電路中包含的門電路或元器件數量,可將數字集成電路分為小規(guī)模集成(SSI)電路、中規(guī)模集成(MSI)電路、大規(guī)模集成(LSI)電路、超大規(guī)模集成(VLSI)電路和特大規(guī)模集成(ULSI)電路。小規(guī)模集成電路包含的門電路在10個以內,或元器件數不超過100個;中規(guī)模集成電路包含的門電路在10-100個之間,或元器件數在100-1000個之間;大規(guī)模集成電路包含的門電路在100個以上,或元器件數在10-10個之間;超大規(guī)模集成電路包含的門電路在1萬個以上,或元器件數在10-10之間;特大規(guī)模集成電路的元器件數在10-10之間。它包括:基本邏輯門、觸發(fā)器、寄存器、譯碼器、驅動器、計數器、整形電路、可編程邏輯器件、微處理器、單片機、DSP等。電子技術是根據電子學的原理,運用電子元器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學,包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog。微電子技術實驗

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