前言：中文期刊網精心挑選了半導體光電技術范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
半導體光電技術范文1
中圖分類號：TM914.4
1 新型氧化物半導體光電極合成的開發背景
對二氧化碳的排出進行有效的抑制，有效運用可再生能源等在擺脫對化石資源的依賴、構建可持續發展的社會中具有重要的作用和意義。太陽能在可再生能源中具有最為龐大的潛力，但是由于技術條件的限制，太陽能還沒有得到充分有效的利用。各種太陽能轉換利用技術如圖1所示[1]。
1 各種太陽能轉換利用技術圖
在各領域中，“人工光合成”的含義各不相同，依據目的，我們可以將其定義為運用太陽能使低能量的物質向高能量的物質轉化，然后儲存起化學能的技術，低能量物質如水、氮等，所轉化成的高能量物質如氫、氨等。完成這一過程的途徑是有機結合金屬絡合物或粉末光催化劑、傳送電子的氧化還原物等，其中金屬絡合物和葉綠素作用相同，粉末光催化劑包括有機色素、半導體等。運用光電極或氧化物半導體的光催化劑大大減小了制造的難度。此次的半導體光電極是電極化形態，存在于板狀或膜狀的半導體中，連接物質為導線，其結構為用導線流動光照產生的光電流。
太陽電池可以運用半導體光電極，但是一般情況下，電流產生的途徑是光能，化學能由其所發生的氧化還原反應轉換而來，然后將其儲存起來以備用。1972年，有關學者首次在分解反應的研究中運用了氧化鈦單晶半導體，日本研究者稱其為“本多效應”，意為是日本開發了在制氫的過程中運用氧化物半導體光電極對水進行分解的太陽能轉換技術。同時，他們還對光電極半導體材料進行了分類，將其分為兩類，即氧化物體系和非氧化物體系[2]。90年代，科學家在導電性剝離上調制出了單純的氧化物，所使用的方法是用納米結構的“多孔半導體薄膜”濕法[3]，此次所運用的材料就是氧化物類材料，成膜之后顯著提升了其性能，對其的研究最為迅速的地方是歐洲。由于和光催化劑的分離原理相同，因此每個納米微粒中的電荷分離原理又被成為“光催化劑電極”?！疤柟庵茪浼夹g”將氫和氧從水中直接分解出來所使用的手段是光催化劑和光電極，具有較低的成本，因此在未來氫能社會的構建過程中，可以將其作為基礎技術[4]。目前，各地正在對其進行不懈的深入研究。
2 新型氧化物半導體光電極合成中的氫氣制備
在制氫的過程中對水進行分解時運用氧化物半導體光電極時，從理論上來說，水的分解反應中電解電壓為1.23V，但是實際情況是，在過電壓的影響下，要想使分解反應正常進行，電解電壓必須大于1.6V。但是，在輔助電源電壓較低且運用光電極的情況下，低成本制氫是具有極大的發展前景的。此次光電極輔助電壓只需要0.7V，隨著科技的不斷進步，光電極輔助電壓可能達到0V。
氧化鈦的單晶體或高溫燒結體是研究的初級階段所使用的材料，但是其無法對紫外線進行充分的應用。隨后，以歐洲為中心，世界范圍內逐漸盛行起雜導電性基板上運用濕法成薄膜將多孔質電極制作出來的研究，在這一過程中對可見光的氧化物半導體材料進行了充分的應用，所使用的材料為氧化物或三氧化二鐵。n型是多數氧化物半導體的類型，最適于生成氧的那一側電極，涂覆后在空氣中燒制成膜，有利于大面積制作。但是，太陽能制氫具有較低的轉換效率，只有促進單層轉換效率的顯著提升，才能使其實用化。此次研究的出發點為對電荷進行有效的抑制，然后和增大光吸收有機結合起來，在大幅度提升轉換效率的過程中運用三種氧化物半導體薄膜多重疊層等方法。半導體光電極分解水制氫體系如圖2所示[5]。
2 半導體光電極分解水制氫體系
半導體光電對光進行吸收之后，激發價帶電子到導帶。這導帶的電子送入電極的途徑是通過輔助電源的作用，對水進行有效的還原從而將氫制作出來這一全過程在電極上進行。由于導帶的電子具有較高的能量，因此即使水的分解電壓高于輔助電源太陽電池的電壓，電子也能被送入電極。此外，空穴在價帶電子被激發走后形成，“正孔”是其中一部分，形成的原因是正電荷帶電。由于“正孔”極易氧化，將電子從其他物質中奪取過來，因此在光電極側氧化水促使氧產生。在這種情況下，和只用點樣電池水分解制氫相比，光電極在分解水時位于低電位，性能一旦被提升，將極易實現整個體系的成本化。
3 新型氧化物半導體光電極合成的技術前景
光電極制作運用三種半導體層疊的方法，并使水解反應發生在濃度較高的碳酸鹽電解液中，能夠達到0.85%的太陽能轉換效率。進一步層疊這樣的二塊光電極，將光封閉其中的結構制作出來，同時使水解反應發生在濃度較高的碳酸鹽電解液中，能夠達到1.35%的太陽能轉換效率[6]。氧化物光電極沒有添加貴重金屬，已經使光電極的最高值翻了一倍。
在對水的分解過程中運用這種層疊氧化物光電極的系統，從電極中產生氫的氣泡，從光電極中產生氧的氣泡。對現階段的材料進行有效的利用能夠將水分解的電解電壓降低至少40%，有利于實現水分解制氫的低成本化。該技術顯著提升了光電極的太陽能轉換效率，輔助電源電壓需要隨著光電流的增大而降低。半導體能夠對長波長的可見光進行充分的利用，具有更大的導帶準位負值和較高的電荷分離效率，這三個特征是其開發變得更有意義。
目前，有關學者正在進行高速篩選試驗，試圖在較短的時間內，在無數復合材料及各種組合中，對機器人系統進行自動的探尋并將其開發出來，該機器人系統運用最理想的半導體材料，具有最適合的多層組合膜結構。同時，在對材料進行探索的基礎上，對光電極的調制方法進行有效的改良，從而促進太陽能轉換效率的顯著提升。未來在濃度較高的碳酸鹽中氧化還原碳酸離子，從而解明水分解的詳細機理，最終促進水分解系統效率的顯著提升。
參考文獻：
[1]吳偉才，周印華，溫善鵬.溶劑效應對聚苯撐乙烯摻雜二酰亞胺太陽電池性能的影響[J].物理學報，2007，8.
[2]戴松元，史成武，翁堅.染料敏化納米薄膜太陽電池最新研究和產業化前景[J].太陽能學報，2005，1.
[3]馬廷麗.新型有機太陽電池塑料薄膜化的研究進展[J].化學進展，2006，Z1.
[4]李書平，李成，陳松巖.半導體光電結構材料及其應用[J].廈門大學學報（自然科學版），2011，2.
[5]日本開發出新技術使太陽能組件成本減半[J].中國電業（技術版），2012，6.
[6]羅文俊，于濤，鄒志剛.光電化學電極的研究及其在太陽能轉化方面的應用[J].物理，2006，6.
半導體光電技術范文2
本書在物理模型和數值分析的基礎上,探討了光電子器件的設計和制模問題,重點放在應用方面。運用數字技術對物理方程求解,演示了如何設計一個新的器件或增強一些現有器件的性能,包括一些半導體的光電子器件,例如:半導體激光二極管(LDs)、電吸收調制器(EAMs)、半導體光放大器(sOAs)、超輻射發光二極管(sLEDs)以及它們的集成系統。
本書共12章,分成三部分,第一部分由第2―5章組成,講述模化光電子器件時,物理方程的推導和說明:1.引言;2.光學模型;3.材料模型I:半導體的帶結構;4.材料模型II:光學增益;5.載體傳輸及熱擴散模型。第二部分由第6―9章組成,講述控制方程的數字求解技術,以及如何將這些求解技術應用于器件的模擬:6.光學方程式的求解技術;7.材料增益方程的求解技術;8.載體傳輸及熱擴散方程的求解技術;9.器件性能的數值分析。第三部分由第10-12章組成,給出了光電子器件的實際設計、模擬案例:10.半導體激光二極管的設計及模型的案例;11.其它單個光電子器件的設計及制模案例;12.集成的光電子器件的設計和制模案例。
本書作者李洵是加拿大麥克馬斯特大學(McMaster University)電子和計算機工程系的教授。他1988年在北方交通大學獲得博士學位,至今共撰寫了160篇科技論文,并創建了阿波羅光電公司,開發了該公司的一個主要軟件產品“高級激光二極管模擬器”。他是OSA及SPIE成員,并且是IEEE的資深成員。
半導體光電技術范文3
2009年推進情況
領導重視,半導體照明應用推廣工作扎實開展。市政府建立了“十城萬盞”半導體照明應用專項資金,連續3年每年拿出1000萬元列入財政預算,專門用于“十城萬盞”半導體照明試點城市建設。同時,為配合“十城萬盞”試點工作的開展,河北省科技廳將“保定市半導體照明應用科技示范工程”項目列為09年重大項目,給與資金支持300萬元。
成立了保定市半導體照明產業聯盟,來共同攻克產業中的技術難題,推廣新的技術成果。今年聯盟組織了光伏LED企業參加了上海國際光伏展和深圳十城萬盞成果展,參展企業對外得到了宣傳,也了解和學習了同行業的先進技術。高新區創業中心正在策劃建立光伏及LED展廳。
主要建設領域半導體照明推廣應用成果顯著。市區內累計完成24條路段太陽能LED路燈應用改造,投資1400萬元,共安裝LED路燈1357盞基,09年完成了5條道路的改造,安裝56WLED路燈707盞基。高新區投資1100萬元,改造完成光伏LED庭院燈259盞、景觀燈55盞、草坪燈106盞、交通信號燈7組、太陽能大功率LED路燈(包括光電互補)990盞、LED高桿燈2盞。生活小區共設計安裝、改造LED路燈、太陽能庭院燈、LED樓梯燈等約 7130 盞。交通信號燈:市區內今年新建了7個交通路口太陽能信號燈并完成了55個路通信號燈的光電互補改造工程。公共場所太陽能應用:在軍校廣場、人民廣場等地安裝太陽能LED燈2565基。累計完成了22處景區太陽能LED應用改造,安裝了600多盞太陽能LED路燈、庭院燈、景觀燈。
積極與企業合作,共同建設半導體照明產品檢測平臺。2009年初,保定積極與保定市大正太陽能光電設備制造有限公司進行了溝通,委托企業建立半導體照明產品檢測中心。檢測中心于2009年4月成立,依托保定市科技局和保定市新能源產業聯盟,服務于“十城萬盞”示范項目的內部檢測,現正在辦理國內檢測資質認定工作。
檢測中心可開展半導體照明及光電產品的電學性能、光學性能、溫度和壽命等技術指標的檢測工作。
目前,半導體照明產品按照中華人民共和國國家標準《道路照明LED燈》(送審稿)和國家半導體照明工程研發及產業聯盟推薦性技術規范的半導體照明試點示范工程《LED道路照明產品技術規范》進行檢測。
光伏LED產業健康發展,企業自主創新能力增強。保定市光伏LED企業在近幾年內取得了一系列技術創新與產業化方面的突破,企業規模日益壯大,配套產業不斷跟進,產業鏈日益延伸,市場范圍越來越廣,已形成以保定為中心向河北省乃至全國輻射的市場范圍,有些產品甚至出口到歐美、非洲及東南亞地區。
功率型白光封裝技術有較大突破。保定賽能光電技術公司生產的大功率LED 發光管,具有散熱性好、節能效率高、壽命長、以藍光為基礎激發白光、透光均勻、出光角度大等特性,從而保證了LED光源的質量。
在半導體照明應用產品的系統技術集成開發方面有了較大進展,新品層出不窮,產品種類更加廣泛。例如:格林光電公司的空氣對流式大功率LED路燈燈具,擁有多項技術創新點,設計新穎,通過一年多的實地檢測,產品性能穩定。該產品已經通過了國家路燈燈具質量監督檢驗中心的全方位檢測。目前,該產品已通過專家鑒定,現已出口伊朗和西班牙,與美國公司達成了意向合同。
格林光電、世紀星光、陽光盛源、大正太陽能、騰輝光電以及光譜電子等大功率LED路燈系列產品已通過國家級光源檢測機構權威認證,并實現了量產,經過系列照明工程應用,產品質量穩定,性能達到照明需求,已進入大規模推廣應用階段。這些企業生產的LED應用領域越來越廣泛,產品種類越來越多,從信號指示、智能顯示、汽車燈具、景觀照明到特殊照明領域,諸如功率型LED臺燈、汽車燈、LED飾品,功率型LED太陽能小路燈、大功率LED庭院燈、30瓦到200瓦大功率LED路燈,LED交通信號燈指示燈、LED航空障礙燈、大功率LED高桿燈照明燈組、LED各種警示燈、LED燈箱標識、加油站用防爆光源、地下停車場用LED光源以及室內各類多種LED照明燈具等,達上百余種產品。
目前,保定市光伏LED高新技術企業8家,高新技術產品幾十項,申請專利上百項,科技成果三十多項,大多數產品經過國家電光源檢測中心檢測,在太陽能供電LED路燈(庭院燈)系統、專用LED光源控制器、LED路燈照明光源設計、大功率LED的散熱技術、恒流驅動電源技術以及路面照明配光技術、燈桿內蓄電池專用防盜技術、室內LED照明應用技術等方面都有較深入的研究,取得了顯著成就,為太陽能供電的LED路燈(庭院燈)照明系統、大功率LED路燈及室內LED照明推廣應用奠定了深厚的基礎。總之,保定市光伏LED產業已形成了集群優勢,在保定市新能源產業中占有舉足輕重的地位。
半導體照明企業投入大量財力、人力、物力不斷進行技術研發和技術創新,并積極與清華大學、北京航空航天大學、復旦大學、華北電力大學、中山大學太陽能技術研究所、上海航天局等國內知名科研院所開展技術合作,為半導體產業的發展提供了人才保障和智力支持。
2010年工作重點
主要目標:到2011年,推廣約5萬盞LED市政照明燈具,應用在道路、機關、學校、地下停車場、加油站、城市景觀、旅游景區等地點,實現年節電800萬度以上,年節約維護成本600萬元以上。
實施進度及重點工程:
園林、廣場太陽能LED應用。2010年9月底前完成市區所有小游園太陽能LED應用改造;
城市道路照明太陽能LED應用。2010年基本完成市區內道路照明太陽能LED應用改造,主要工程:城市主次干道更換節能光源預計6100套,支路安裝更換太陽能路燈預計760套,小街巷路燈改造1511套。2011年底實現太陽能路燈照明及節能光源更換達100%。
半導體光電技術范文4
【關鍵詞】發光器件，光接收器件，輸入輸出，光電耦合器
隨著半導體技術和光電子學的發展，一種能有效地隔離噪音和抑制干擾的新型半導體器件――光電耦合器于1996年問世了。光電耦合器的優點是體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。光電耦合器按光接收器件可分為有硅光敏器件（光敏二極管、雪崩型光敏二極管、PIN光敏二極管、光敏三極管等）、光敏可控硅和光敏集成電路。把不同的發光器件和各種光接收器組合起來，就可構成幾百個品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨特的半導體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數字化、高速化以及儀器的系統化和網絡化的發展，其需求量不斷增加。
1 光電耦合器的結構特點
光電耦合器的主要結構是把發光器件和光接收器件組裝在一個密閉的管殼內，然后利用發光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當在輸入端加電信號時，發光器件發光。這樣，光接收器件由于光敏效應而在光照后產生光電流并由輸出端輸出。從而實現了以“光”為媒介的電信號傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構成了一種中間通過光傳輸信號的新型半導體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導纖維連接三種。圖1是三種系列的光電耦合器電路圖。
（1）輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達到10kV以上。
（2）由于“光”傳輸的單向性，所以信號從光源單向傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。
（3）由于發光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅動性器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
（4）容易和邏輯電路配合。
（5）響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒極。
（6）無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。
2 光電耦合器的發展現狀
目前，光電耦合器已顯示出一種朝大容量和高速度方向發展的明顯趨勢。美、日兩國生產的光電耦合器以紅外發光二極管和光敏器件管組成的器件為主，該類器件大約占整個美、日兩國生產的全部光電耦合器的60%左右。因為這種類型的器件不僅電流傳輸效率高（一般為7～30%），而且響應速度比較快（2～5μs），因而能夠滿足大多數應用場合要求。例如：日本橫河電機公司、美國莫托羅拉公司生產的光電耦合器具有很高的輸入、輸出絕緣性能，其響應速度快、傳輸效率高等特點，近幾年來，國內有關單位投入大量人力物力也研究和開發了各種光電耦合器件。如上海半導體器件八廠、上海無線電十七廠等。而重慶光電技術研究所為了適應市場需要研制出了一種由高速響應發光器件和邏輯輸出型光接收放大器組成的厚膜集成雙路高速高增益光電耦合器。這種光電耦合器的輸入端由兩只GaAIAs側面發光管組成，其輸出端由兩只Si―PIN光電探測器以及兩個高速高增益線性放大電路組成。
除此之外，重慶光電技術研究所還研制出了高速高壓光電耦合器、GG2150I型射頻信號光電耦合器、GG2060I型高壓脈沖測量光電耦合器、GH1204U型高壓光傳輸光電耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光電耦合器等。
3 光電耦合器的應用
3.1用作固體繼電器
光電耦合器是一種將發光二極管和光敏三極管組裝在一起的新穎光電器件，它采用光信號來傳遞信息，從而使電路的輸入與電氣上處于完全隔離的狀態，這種信息傳遞方式是所有采用變壓器和繼電器作隔離來進行信號傳遞的一般解決方案所不能相比的。由于光電耦合器具有可單向傳遞信息、通頻帶寬、寄生反饋小、消噪能力強、抗電磁干擾性能好等特點，因而無論在數字電路還是在模擬電路中均得到了越來越廣泛的應用。
它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光電耦合器內發光二極管發光的光信號；而右半部分電路則通過光電耦合器內的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯合轉換器件。圖中所用的光電耦合器的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩定。
3.2 光電耦合器在PLC中的應用
光電耦合器實現現場與plc主機的電氣隔離，提高抗干擾性，避免外電路出故障時，外部強電侵入主機而損壞主機。實現電平交換，現場開關信號可能有各種電平，光電耦合器起變換plc主機要求的標準邏輯電平。
4結束語
光電耦合器在多種電子設備中的應用非常廣泛。隨著數字通信技術的迅速發展以及光隔離器和固體繼電器等自動控制部件在機械工業中應用的不斷擴大，特別是微處理機在各個領域中的應用推廣（有時一臺微機上的用量可達十幾個甚至上百個）和產品性能的逐步提高，光電耦合器的應用市場將日益擴大，同時，其社會交流和經濟交流也一定會十分顯著。今后，光電耦合器將向高速化、高性能，小體積，輕重量的方向發展。
參考文獻：
[1] 曲維本。光電耦合器的原理及其在電子線路中的應用。北京：國防工業出版社，1981
半導體光電技術范文5
關鍵詞：半導體器件；物理；教學改革
半導體器件物理是微電子學、電子科學與技術等專業的重要專業基礎課程，也是應用型本科院校培養新興光電產業所需的應用技術人才必備的理論與實踐基礎課程。該課程是連接半導體材料性質和器件應用的橋梁學科，在新興產業應用技術人才的知識結構中具有重要的基礎地位。因此，探討教學中存在的問題，改革教學的方式方法具有重要意義。
一、課堂教學中產生的問題及原因分析
1.學生聽課效率低，學習興趣淡薄，考試成績低
以某大學光電行業方向工科專業近三年半導體器件物理考試成績分布情況為例，表1中近三年學生成績均顯示出60分左右的人數最多，以60分為原點，其高分和低分兩側的人數呈現出逐漸降低的正態分布。從表1中還可以看出，成績低分人數逐年增多，成績偏離理想狀況較多。
2.針對問題分析原因
導致表1結果的原因有以下三方面：
（1）學生的物理基礎參差不齊，知識結構存在斷層
近年來，由于高考制度的改革，部分學生參加高考時未選報物理，物理僅作為會考科目使得相當一部分高中學生輕視物理的學習。當學生進入大學，有些專業大學物理成為必修課，由于學生高中物理基礎差別很大，因此，同一班級的學生物理學習能力就表現得參差不齊。
對于一般工科專業的學生（包括面向新興光電產業的工科專業）來說，他們大二或大三開始學習半導體器件物理課程（或半導體物理課程）時，他們的物理基礎只有在高中學過的普通物理和大學學過大學物理，其內容也僅涉及經典物理學中的力學、熱學、電學和光學的基本規律，而近代物理中的實物粒子的波粒二象性、原子中電子分布和原子躍遷的基本規律、微觀粒子的薛定諤方程和固體物理的基本理論均未涉及。半導體器件物理課程的接受對象，不僅在物理基礎上參差不齊，而且在物理知識結構上還存在斷層，這給該課程的教和學增加了難度。
另外，即使增加學習該門課程所必需的近代物理、量子物理初步知識和固體物理的基礎內容，但由于課程課時的限制，也決定了該課程在學習時存在較大的知識跨度，很多學生難以跟上進度。
（2）課程理論性強，較難理解的知識點集中
半導體器件物理課程以半導體材料的基本性質和應用為基本內容，內容編排上從理想本征半導體的性質和半導體的摻雜改性，到P型半導體和N型半導體結合形成半導體器件的核心單元，再到各種PN結的設計和控制，采取層層推進的方式，邏輯嚴密，理論性強，對學生的要求也高，每一部分的核心內容都要扎實掌握才能跟上學習的進度。同時，在各章內容講解過程中幾乎都有若干較難的知識點，如本征半導體性質部分的有效質量、空穴的概念、能帶的形成、導帶和價帶的概念等；半導體摻雜改性部分的施主、受主、施主能級、受主能級、半導體中的載流子分布規律、平衡載流子和非平衡載流子以及載流子的漂移和擴散運動；簡單PN結部分的平衡PN結、非平衡PN結、PN結的能帶和工作原理；不同專業在PN結的設計和控制這部分會根據所設專業選取不同的章節進行學習，面向光電行業的本科專業則通常選取半導體的光學性質和發光這部分來講授，該部分包含半導體的躍遷類型，以及半導體光生伏特效應和發光二極管等的工作原理。這些知識點分布集中，環環相套，步步遞進，因此理解難度較大。
（3）學習態度不端正的現象普遍存在
近幾年，在社會大環境的影響下，學習態度不端正現象在本科各專業學生中普遍存在。無故遲到曠課情況經常發生，作業抄襲現象嚴重，學生獨立思考積極性差。電子產品的普及也嚴重影響到了學生上課的積極性，很多學生成了手機控，即使坐在課堂上也頻頻看手機、上網。有些學生上課連課本都不帶，更談不上用記錄本記錄重點、難點。特別是半導體器件物理這門課程涉及的知識點密集，重點、難點較多，知識連貫性要求高，如果一些知識點漏掉了，前后可能就連貫不起來，容易使疑難問題堆積起來，對于不認真聽講的部分學生來說，很快就跟不上進度了。另外，學生畏難情緒較嚴重，課下也不注意復習答疑，迎難而上的精神十分少見。俗話說，“師傅領進門，修行在個人?！痹谡n時緊張、學生積極性差、課程理論性強等多重因素影響下，教師的單方面努力很難提高課堂教學效率。
二、改進方法的探討
針對教學過程中發現的問題，本文從教學方法和教學手段兩個方面入手來探討該課程教學的改進。
1.教學方法的改革
半導體器件物理課程教學改革以建設完整的半導體理論體系和實踐應用體系為目標，一方面，著重在教學觀念、教學內容、教學方法、教師隊伍、教學管理和教材方面進行建設和改革，形成適合應用型本科專業學生的課程體系。另一方面，我國本科院校正處于教育的轉型發展時期，圍繞應用型人才培養目標，按照“專業設置與產業需求相對接、課程內容與職業標準相對接、教學過程與生產過程相對接”的原則，半導體器件物理課程改革重視基礎知識和基本技能教學，力爭構建以能力為本的課程體系，做到與時俱進。本課程改革具體體現在以下六個方面：
（1）轉變教學觀念
改變傳統向學生灌輸理論知識的教學觀念，以學習與新興行業相關的基礎知識和關鍵應用技術為導向，確定該課程在整個專業課程體系中承上啟下的基礎性地位，在教學觀念上采取不求深，但求透的理念。
（2）組織教學內容
為構建以能力為本的課程體系，本課程改革在重視基礎知識和基本技能的教學、合理構建應用型人才的知識體系的同時，力爭使學生了解半導體器件制作和應用的職業標準及其發展的熱點問題，并積極實現“產學研”一體化的教學模式，故此本課程改革分幾個層次組織教學內容。
第一層次為基礎知識鋪墊。為解決學生知識結構不完整的問題，在講授半導體器件物理之前要進行固體物理學課程知識的鋪墊，還要增加近論物理學知識，如原子物理和量子力學的知識，為學生構建完整的知識框架，降低認知落差。
第二層次為半導體物理基本理論，也是本課程的主體部分。包括單一半導體材料的基本性質、半導體PN結的工作原理、常見半導體結構的工作原理和半導體的光電及發光現象和應用。
第三層次為課內開放性實驗。在理工科學生必修的基礎物理實驗項目（如“電阻應變傳感器”、“太陽電池伏安特性測量”、“光電傳感器基本特性測量”、“霍爾效應及其應用”等）的基礎上，結合專業方向設置若干實驗讓學生了解半導體電子和光電器件的類型、結構、工作原理及制作的工藝流程以及職業要求和標準，還有行業熱點問題，激發其學習興趣，提高動手能力和實踐能力。
第四層次為開展課題式實踐教育，實現“產學研”一體化。為解決傳統教學理論和實踐脫節問題，以基礎物理實驗項目和針對各專業方向設置的與半導體器件應用相關的實驗項目為實踐基礎，開展大學生科技創新活動，鼓勵學生利用課余時間進入實驗室和工廠企業，利用已學理論對行業熱點問題進行思考和探究，加強實踐教學。
（3）調整教學方法
一方面，要正確處理物理模型和數學分析的關系，不追求公式推導的嚴密性，強調對物理結論的正確理解和應用。另一方面，充分利用現代化的教學設施和手段，變抽象為具體，化枯燥為生動，采用討論式、啟發式和探究式教學，調動學生積極性和主動性。
（4）建設教學隊伍
對國內知名院校的相關專業進行考察和調研，學習先進教學理念和教學方法，邀請國內外相關專業的專家進行講座，邀請企業高級技術人才和管理人才作為兼職教授來為學生講授當前最前沿、最先進的技術及產品，并參與教學大綱及教學內容的修訂。另外，鼓勵教師團隊充分利用產學研踐習的機會深入企業，提高教師隊伍的實踐經驗和綜合素質，為培養雙師型教師打下基礎。
（5）完善教材體系
教材是保證教學質量的重要環節，也是提高專業教學水平的有效方法。針對理工科專業特色方向及學生培養的目標，除選用經典的國家級規劃教材――《半導體物理學》以外，還組織精干力量編寫專業特色方向的相關教材，以形成完善的半導體理論和實踐相結合的教材體系，在教材中融入學校及專業特色，注重理論和實踐相結合，增加案例分析，體現學以致用。
（6）加強教學管理
良好的教學管理是提高教學質量的必要手段。首先根據學生特點以及本課程的教學目標合理制訂教學大綱及教學計劃。在授課過程中充分發揮學生主體作用，積極與學生交流，了解學生現狀，建立學生評價體系，改進教學方法、教學手段及教學內容等，提高教學質量。
2.教學手段改革
（1）采用類比的教學方法
課堂上將深奧理論知識與現實中可比事物進行類比，讓學生易于理解基本理論。例如，在講半導體能帶中電子濃度計算時，將教室中一排排桌椅類比為能帶中的能級，將不規則就座的學生類比為占據能級的電子，計算導帶中電子的濃度類比為計算教室中各排上學生數量總和再除以教室體積。讓學生從現實生活中找出例子與抽象的半導體理論進行形象化類比，幫助學生理解半導體的基本概念和理論。
（2）采用理論實踐相結合的方法
在教學中時刻注意理論聯系實際的教學方法，例如，根據學生專業方向，在講述寬帶隙半導體材料的發光性能時，給學生總結介紹了LED芯片材料的類型和對應的發光波長，讓學生體會到材料性質是器件應用的基礎。
（3）構建網上學習系統
建立紙質、網絡教學資源的一體化體系，及時更新、充實課程資源與信息，通過網絡平臺建設，實現課程的網絡輔助教學和優秀資源共享。這些資源包括與本課程相關的教學大綱、教材、多媒體課件、教學示范、習題、習題答案、參考文獻、學生作業及半導體行業發展前沿技術講座等。
（4）開展綜合創新的實踐
充分利用現有的實驗條件，為學生提供實踐條件。同時積極開拓校外實踐基地，加強校企合作，為學生實習、實踐提供良好的平臺，使課程教學和實踐緊密結合。鼓勵學生根據所學內容，與教師科研結合，申請大學生創新項目，以提高學生實踐創新能力及應用能力。
（5）改革考核體制
改變傳統以閉卷考試為主的考核方式，在考核體制上采取閉卷、討論、答辯和小論文等多種評價方式，多角度衡量、綜合評定教學效果。
參考文獻：
[1]劉秋香，王銀海，趙韋人，等.“半導體物理學”課程教學實踐與探索[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2010（10）：87-88，94.
[2]徐煒煒，黃靜.從半導體物理課程教學談高素質人才培養[J].南通航運職業技術學院學報，2009，8（4）：97-99.
[3]王印月，趙猛.改革半導體課程教學融入研究性學習思想[J].高等理科教育，2003，47（1）：69-71.
半導體光電技術范文6
【關鍵詞】微電子化計量儀；半導體探測器；特性研究；試驗方法
半導體技術近年來被運用于多種領域，尤其是在核輻射探測器方面的運用，將半導體技術的優勢發揮得淋漓盡致，為社會經濟發展做出了巨大貢獻。近年來，細數將半導體技術引入核輻射探測器領域的過程，我國的相關科研單位耗費了大量的人力、財力和物力。隨著時代的發展，深化半導體材料和技術在核輻射探測器的運用研究將繼續為我國的科技發展提供重要支持。結合本文研究方向，擬從半導體探測器特性的實驗研究層面展開，利用實驗數據進行相關討論。
1半導體探測器的內涵
半導體探測器以其高效、實用、成本低、性能穩定等特性，目前在各個領域的應用十分廣泛。明確半導體探測器的內涵概念，能夠深化我們對半導體探測器的了解，為接下來的更深入的探究工作打下堅實基礎。接下來筆者就從半導體探測器的概念及發展歷程兩個方面來粗淺剖析半導體探測器的內涵：1.1半導體探測器的概念。顧名思義，半導體探測器就是利用半導體材料和特點研發的探測設備。結合原理分析，半導體探測器是一種通過鍺、硅等半導體材料物理屬性、并利用其作為探測介質的輻射探測器。由于半導體探測器的工作原理和氣體電離室有諸多相似之處，因此半導體探測器也被稱之為固體電離室。從技術原理的層面來講，半導體探測器的工作原理是在半導體探測器的靈敏體積內帶電粒子產生“電子——空穴對”，之后“電子——空穴對”在外電場環境下做出漂移繼而產生并輸出信號。經過大量科學家的研究，半導體探測器誕生至今，經過不斷的技術概念和材料改良，目前性能和效用已經十分優良。1.2半導體探測器的發展歷程。半導體技術在核輻射探測器方面的應用分為幾個階段：第一個階段是八十年代之前。當時的探測器受到技術技術條件和認知的影響，最為常見的探測器是GM計數管探測器。這種GM計數管探測器的產品性能和效果并不理想。隨著技術的不斷更新和科學家探索的深入。第二個階段是九十年代之后，在法國、德國出現了用半導體材料作探測器的小型劑量儀器。至此，半導體技術正式被應用于探測器領域。這種半導體探測器具有體積小、工作電壓低、耗能少等優勢，這些特點為半導體探測器的應用空間和范圍奠定了良好基礎。
2用于微電子化計量儀的半導體探測器特性的實驗方法
為了進一步地探究半導體探測器的特性，更明確地了解并認知其優勢，筆者通過一組實驗來進行說明。在這一實驗中筆者所用的半導體測試器是目前業界內比較新型的設備，它是筆者單位和某原子能科學研究院合理研發的。實驗中與半導體探測器相連接的電力屬于微電子學混合電路。下面筆者對實驗方法（如圖2.1所示）作詳細的論述與分析：圖2.1實驗示意圖考慮到夜晚的干擾信號比白天小很多，因此我們在做此實驗時選擇在了晚上的時間段。為了處理好半導體探測器特性實驗中噪音大的問題，本次實驗所選擇的單道閾值是0.21V。在實驗中，主放大倍數為50積分、微分常數為0.5μs。定標器的工作方式為積分，脈沖為正脈沖方式。基于上述這些情況，我們的“用于微電子化計量儀的半導體探測器特性”實驗研究正式開始。
3用于微電子化計量儀的半導體探測器特性的實驗數據及處理
關于特性研究實驗過程中的實驗數據及處理方式，筆者對其進行了詳細的記錄。筆者將半導體的探測器面積分為10平方豪米、25平方毫米和50平方毫米三種數據類型來進行測驗。第一，半導體探測器的面積為10平方毫米，98型的半導體探測器輻射響應特性的數據結果如圖3.1、3.2所示，圖中所反映出來的數據指標是偏壓為1V和3V的情況下，98型號的半導體探測器中凈計數和劑量率之間的關系；99型的半導體探測器所反饋的實驗曲線如圖3.3、3.4所示，98型半導體探測器的輻射響應特性數據如圖3.5、3.6所示。圖中所反映出來的數據指標是偏壓為1V和3V的情況下，98型號的半導體探測器中凈計數和劑量率之間的關系。第二，當半導體探測器的面積增加到25平方毫米之后，99型的半導體探測器輻射響應特性的數據結果如圖3.5、3.6所示，圖中所反映出來的數據指標是偏壓為1V和3V的情況下，99型號的半導體探測器中凈計數和劑量率之間的關系?；谙盗袑嶒灧治?，當半導體探測器的面積從10平方豪米增加到25平方毫米，在遞增到50平方毫米的過程中，在不同的偏壓下，98型和99型的半導體探測器的凈計數率在0.869cGy/h點上，半導體探測器的型號和探測器偏壓的關系如表1所示。在表中，在照射量率為均為1的情況下，當半導體探測器的偏壓設定為1V時，探測面積為10平方毫米的98型探測器的凈計數率是68.2，探測面積為25平方毫米的98型探測器的凈計數率是104.0；探測面積為50平方毫米的98型探測器的凈計數率是181.7，探測面積為10平方毫米的99型探測器的凈計數率是125.3。當半導體探測器的偏壓設定為3V時，探測面積為10平方毫米的98型探測器的凈計數率是90.4，探測面積為25平方毫米的98型探測器的凈計數率是167.6；探測面積為50平方毫米的98型探測器的凈計數率是316.4，探測面積為10平方毫米的99型探測器的凈計數率是178.6。
4用于微電子化計量儀的半導體探測器特性的結果與討論
通過上述關于不同型號半導體探測器在不同輻射面積中輻射響應特性等相關數據的分析我們可以得出如下三個方面的結論：第一，該半導體探測器的工作電壓相對較低，對γ響應十分敏感。當“用于微電子化計量儀的半導體探測器特性研究”的實驗電壓在1V—3V單偏壓電源數據之間變動時，半導體探測器的靈敏度能夠在68-316S/(R/h)區間進行變化。結合實驗數據的分析與反饋，總體來講，輻射面積為10平方毫米的99型探測器性能比輻射面積為10平方毫米的98型探測器性能優良。在同樣的實驗條件中，用來測定DM91的輻射面積為10平方毫米的半導體探測器靈敏度情況如下：當實驗偏壓為1V時，10平方毫米的半導體探測器靈敏度為87.2；當實驗偏壓為3V時，10平方毫米的半導體探測器靈敏度是1.8。對比關于試驗偏壓和不同輻射面積的半導體探測器靈敏度的這幾組實驗數據，我們可以得出如下結論：輻射面積為10平方毫米的99型半導體探測器敏感度性能相比較國外輻射面積為10平方毫米的半導體探測器，在對γ輻射方面的靈敏度方面性能要高出很多。也就是說我們目前的輻射面積為10平方毫米的半導體探測器性能已經達到并超出國外同類探測器的水平。第二，從噪音閾值的層面來講，本次實驗中所采用的半導體探測器噪音極小，這種小分貝的噪音數值可以顯著提升信噪比，這種情況可以促進微電子學設計工作的更好開展。這一點在微電子化計量儀的半導體探測器特性實驗中雖然是一個細節，但也應當充分引起我們的注意和重視。第三，本次“用于微電子化計量儀的半導體探測器特性”實驗中，當探測器的屏蔽材質發生變化時，其抗干擾能力也會有明顯改變。這一現象表明在實驗室中，空間的電磁干擾因素需要引起實驗者的重視。
5結束語
綜上所述，半導體探測器在當前多種行業中所發揮的作用不容忽視，為了探究“用于微電子化計量儀的半導體探測器特性”，筆者通過開展一項專題實驗來進行闡述與說明，在上述文段中，筆者不僅對實驗的方法進行羅列和描述，還對實驗的數據及處理進行對比分析，并有針對性地提出自己的見解。通過上述實驗的分析，筆者希望能夠喚起更多業界同行對于半導體探測器特性的關注，通過群策群力，為促進半導體探測器的運用水平貢獻力量。
作者:馬駿 單位:東華理工大學
參考文獻
[1]崔曉輝,谷鐵男,張燕,袁寶吉,劉明健,閆學昆.離子注入型與金硅面壘型半導體探測器溫度特性比較[J].輻射防護通訊,2011,31(02):26-28.
[2]蔡志猛,周志文,李成,賴虹凱,陳松巖.硅基外延鍺金屬-半導體-金屬光電探測器及其特性分析[J].光電子.激光,2008(05):587-590.