半导体器件物理课..ppt

* §4.3 高效率太阳电池的发展 太阳电池的发展是以提高效率和降低成本为方向的，40-50年中单晶硅太阳电池的效率从6%提高到近25%，聚光条件下可达27%。 4.3.1 紫电池（浅结电池） 浅结（0.1~0.25μm）减少了“死区”，提高了少子的收集效率，改善了电池的短波响应。但要采用“密栅”来减小串联电阻。减反射膜的应用将进一步改善短波响应。 4.3.2 背表面场电池 背表面场的高低结有两个作用： 提高了电池的开路电压 高低结对p区光生空穴的反射和阻挡作用减少 了被表面的复合 * 4.3.3 绒面电池（减少表面光学反射技术） 硅对入射太阳光的反射可达30%以上，减少反射损失措施： 减反射膜技术（SiO2、Ta2O5、Nb2O5等） 表面绒面或微槽化（各向异性化学腐蚀） 光多次反射提高了光的利用率。 * 4.3.4 表面钝化技术 1984年新南威尔士大学采用5-10nm的薄SiO2减少了表面态密度和表面复合，改善了短波光谱响应，制成了η=19.1%的钝化发射极硅太阳电池（Passivated Emitter Solar Cell PESC）。随后1990年又发展了一种双面钝化发射极和背面定域扩散太阳电池（Passivated Emitter and Rear Local diffused PERL）1996年效率达到24%。 * 4.3.5 砷化镓太阳电池 GaAs的Eg大，光谱响应好，更适合制作太阳电池。但成本高，制作困难。采用异质结可克服界面复合，改善光谱响应，获得高效率。 * * 国际太阳电池新进展 * 国际太阳电池新进展 * 国际太阳电池新进展 * 晶闸管具有pnpn四层三结结构，具有双稳特性，可作为开关和整流器等应用并可作为大电流、高反压控制器件应用是典型的电力电子器件。 §5.1 晶闸管的结构及特性 第五章 晶闸管（Thyristor） * * * * 3.3.2 输出方式 采用输出电路对CCD的电荷信号进行有效的收集和检测，输出方式主要有：电流输出、浮置扩散放大器和浮置栅放大器输出。 1.电流输出 输出二极管反偏，控制OG可使电荷流入OD之下形成输出电流iD，则 * 2. 浮置扩散放大器输出 检测前，T1管复位，清FD电荷，T2栅极电位变化 因此V输出=KV×ΔV。 缺点是需每次复位和破坏性读出。 3. 浮栅放大器输出 在转移沟道上做出浮栅，利用其感应的镜象电荷 控制T2的栅极，浮栅由信号电荷所产生的电压变 化 非破坏性测量。 * §3.3 CCD的特性参数 3.3.1 电荷转移效率 转移效率η和转移损失率ε N次转移后Q(n)=Q(0) η n 影响因素： 1）电极间隙阻挡； 2）转移速率太高； 3）界面态或体陷阱俘获信号电荷产生的部分电荷滞后 解决措施： 1）重叠栅结构； 2）富零技术或BCCD。 * 富零技术（胖零技术） 利用胖零电荷使陷阱能级无论电荷转移与否 都为载流子填充，从而不能产生电荷转移损 失。 采用富零技术达到的信号转移效果见下图 * 3.3.2 器件工作频率 CCD器件显然存在一个工作频率范围： 频率上限：频率太高电荷来不及完全转移，若以t1表示转移效率为η1的转移时间，则对于三相CCD，时钟周期 TC≥3t1 对应频率fC1≤1/（3t1） 为上限，一般为数十kHz。 频率下限：CCD工作在非平衡状态，频率太低，热激发产生的少子加入将干扰Q信号，下限取决于少子寿命τ，设t2为电荷从一个电极转移到下一个电极的转移时间，对三相CCD， 应有t2＜τ， t2= 1/（3fC2）， fC2为对应频率下限，fC2＞1/（3 τ），室温下，可达0.1~数kHz。 * 3.3.3 电荷存储容量 电荷存储容量为器件所能存储和转移的最大信号电荷量，存储容量取决于器件结构和时钟脉冲。 对时钟电压为Vp，电极有效面积为A1的SCCD，存储容量 若Q信号＞Q1，则发生电荷溢出，导致信号失真和幅值衰减。Emax为SiO2的最大击穿场强，一般为5~10×106V/cm。所以 Qmax/A1≈103/cm2 器件单位时间转移的最大信号电荷量为最大信号电流 ，若时钟频率为fa 则 时钟设计是影响器件电荷存储容量的主要因素 * 交叠时钟脉冲设计可保证新势垒在存储电荷的旧势垒被破坏之前产生，从而有利于提高电荷存储容量。 * 时钟脉冲波形的影响 电荷容量随脉冲电压的增加而增加，三相大于二相时钟脉冲，矩形波最高。 * 3.3.4 噪声 本征噪声源：电荷包的存储、转移有关的散粒噪声（白噪声）包括暗电流噪声、热产生噪声和光量子噪声； 外来噪声源：输入