半导体与导体的区别精选(九篇)

第1篇：半导体与导体的区别范文

【关键字】半导体、风险、应急、预防

1半导体企业环境风险评估方法探索

半导体产品制造的过程中涉及氯气、砷化氢等有毒有害的化学品和多种酸碱类腐蚀品，存在着环境污染、健康危害等风险隐患，因此对半导体工厂生产运营进行风险评价显得尤为重要。风险评价常见的的方法有ETA（事件树分析）、FTA（故障树分析）、FMEA（故障模型与影响分析）等，本文将根据环境保护部办公厅新出台的《企业突发环境事件风险评估指南（试行）》（环办[2014]34号），以下简称《指南》，对半导体企业的环境风险进行分析，进而提出对半导体企业环境风险管控的建议，控制半导体企业所带来的环境风险。

1.1 半导体企业环境风险评估

通过矩阵法对企业突发环境事件风险（以下简称环境风险）等级进行划分。

1.1.1 环境风险物质数量与临界量比值（Q）

半导体企业在生产的过程中会用到许多的气体化学品作为制程或者辅助制程使用。半导体企业所涉及的环境风险物质主要包括：生产原料、燃料、“三废”污染物、辅助生产原料，目前主流产品为经过简单电路测试的8英寸或12英寸晶圆，在此过程中没有中间产品及副产品。

因此半导体企业在计算环境风险物质数量与临界值比值时，主要计算危险类原辅材料在厂区内的最大储存量加上在线量与相对应的物质的临界量的比值，一般半导体企业所使用的原辅材料中，涉及《指南》附录B所列突发环境事件风险物质清单的主要为： 氯气、氢气、磷化氢、氨、丙酮、硅烷、异丙醇、磷酸、硝酸、氟化氢等，这些原物料多通过气体钢瓶或者化学品桶方式储存，但是一般均为一用一备，储存量不大，因此，一般半导体企业的Q值计算为

1.1.2 生产工艺与环境风险控制水平（M）

根据《指南》要求，M的确定方法为采用评分法对企业生产工艺、安全生产控制、环境风险防控措施、环评及批复落实情况、废水排放去向等指标进行评估汇总，确定企业生产工艺与环境风险控制水平。因此，对半导体企业的分析得到的评估指标及分值估分为27分。

由此也可得出半导体生产企业的工艺与环境风险控制水平值（M）的风险控制水平处于《指南》中所列的M2（25≤M

（1） 生产工艺

半导体工厂在生产工艺方面会用到许多易燃易爆的化学品，如IPA，丙酮等，以及输送这些化学品的压力管道，以及在辅助设施所用到的天然气管道、压缩空气等。因此，工艺部分分值得分主要集中在“其他高温或高压、涉及易燃易爆等物质的工艺过程”，扣分值为20分。

（2） 安全生产管理

半导体生产大多为2000年后建立起来，其在建厂初期关于安全评价等做的还是较为正规，从起初的安全预评价到验收评价以及目前正在推行的现状评价，以及作为高资产保护的企业，消防方面的验收也均按照要求完成；另外，目前大部分半导体企业已经完成安全生产标准化（二级），因此，对于安全控制方面，半导体企业一般均能达成《指南》中所罗列的要求，因此安全生产管理并未有扣分分值。

（3） 环境风险防范控制与应急措施

半导体企业在截流措施、事故排水收集措施、清净下水系统防控措施、事故排水收集措施、雨排水系统防控措施、生产废水处理系统防控措施、毒性气体泄漏紧急处置装置、毒性气体泄漏监控预警措施以及环评及批复的其他风险防控措施落实情况等能按照《指南》中要求进行，因此此部分也未有扣分项。

（4） 雨排水、清净下水、生产废水排放去向

半导体企业一般处于工业区，企业雨排水、清净下水、生产废水排放去向去向一般为“进入城市污水处理厂或工业废水集中处理厂（如工业园区的废水处理厂）”，因此，此处扣分分值为7分。

1.1.3 环境风险敏感性（E）

半导体企业大多都位于工业园区或经济技术开发区内，如中芯国际上海有限公司、华虹宏力位于张江高科技产业园区、上海新进位于漕河泾技术开发区等，但也有些受限于工业区本身所处的位置有特殊性，因此不可避免有出现企业雨水排口、清净下水排口、污水排口下游10公里范围内有有一些环境风险受体，因此，可以将半导体厂的环境风险受体主要划分为类型1（E1）及类型3（E3）两大类。

1.2 半导体企业风险等级划分及风险级别表征

根据以上对半导体生产企业Q、M、E的分析可以得出，半导体企业风险控制在Q

表2 半导体企业环境分线分级表

2 半导体企业环境风险控制及预防方法

2.1半导体企业环境风险防范措施

从前面的分析可以得知，半导体企业主要的风险源为品种繁多的化学品，以及受规划选址的客观因素，不可避免有出现企业雨水排口、清净下水排口、污水排口下游10公里范围内有有一些环境风险受体，乡镇及以上城镇饮用水水源（地表水或地下水）保护区；自来水厂取水口等，因此本文将着重从化学品风险管理及敏感位置的环境风险防范入手，提出环境风险防范措施。

（1）厂区平面布置及建筑安全防范措施

目前一般企业均处于工业区，但是也会有周边分布敏感目标的情况，因此厂区设计总平面布置图时，应严格按照设计规范要求，对于不同因化学品带来的火灾危险性类别的防火间距要求设置项目各生产装置及仓库的各类设备、建构筑物之间的防火间距。厂区的消防车道按照《建筑设计防火规范》的要求设置。化学品仓库，各类物品根据不同属性、进行相容性分析后分区、少量储存。

在建筑安全方面，项目各类建构筑物和设备均按照规范对于相应火灾危险性等级的要求设置相应的耐火等级，对于存在爆炸危险的生产或储存场所，相应的建构筑物和设备应符合有关防爆要求，包括泄压、防静电、防火花等要求；在环境污染防治方面，储存化学品的仓库地面需进行防腐防渗处理，铺设环氧地坪，防止污水影响地下水及土壤。

（2）化学品运输风险防范措施

所有化学品运输均应委托有资质的运输公司运输，配备道路运输企业专用车辆，并配置车载卫星定位系统，以及安全防护、环境保护和消防等设施、设备；同一车辆不运输互为禁忌的物料，装卸、搬运化学危险品严禁碰、撞、击、拖拉、倾倒和滚动；向外省市购买易燃易爆、强腐蚀性化学品时，提前24小时向公安部门或者海事部门申报危险化学品品名和数量、运输起讫地、运输路线和时间等情况；按照地区公安部门确定的危险化学品运输车辆能够通行的区域、道路和时间运输。

（3）危险化学品储存风险防范措施

化学危险品的储存需要严格按照《危险化学品安全管理条例》和《常用化学危险品贮存通则》（GB15603-1995）的规定设计，不同特性的化学品物质独立房间，分类存放，其中气体化学品宜采用中央供应系统，气体钢瓶和化学品储存于独立的化学品储存仓库，并通过提高缩短储存周期减少危害物品的储存量；对各类易燃易爆有毒物质严格控制最大贮存量；每个房间都设置漏液收集槽，可以通过泵抽到废水处理系统中，避免化学品泄漏时溢出到其他区域；在气体房及气体供应（储存）柜内安装危险化学品侦测及报警装置，当泄漏浓度超过限值，会自动报警，切断气源，并自动启动水喷淋及排风装置，泄漏物料经过洗涤塔处理后，经由废气排气筒集中排放。

（4）生产操作风险防范措施

根据杜邦公司事故主因结构理论，经杜邦公司统计，绝大多数生产过程中即人员的意外、伤害及事故都是由不安全行为造成的，而非设备或环境引起。96%的事故是由人的不安全行为引起的，因此，对于人员意识的提升及技能的培训尤为重要。应对新职工进厂或更换工种前，需进行安全教育和安全技术教育，经考核后上岗操作；对老员工定期进行安全生产操作规程和各项安全生产的规章制度的培训，强化安全意识；操作前员工按规定穿好防护用品，上班前不喝酒，不做可能对本职工作造成影响的事；上岗前对本岗的机械、电气等设备及压力表、温度计等各种仪表仪器进行检查，如有问题必须及时汇报，做好记录；按照整理整顿要求，做好生产区域6S，对各种消防器材禁止随便动用，存放地点周围不堆放任何东西物品；严格执行交接班制度和设备保养工作，下班前对本岗位的电源等各种设备进行检查，如有异常情况，交班时向接班人员交代清楚，防止事故的发生。

（5）风险管理防范措施

加强施工监督，确保建设项目基础设施和设备（如管道、阀门等）达到设计规范和质量要求；在项目开工前对操作人员进行岗位培训；建立分级责任管理、巡检制度；在公司最高管理者和当地的政府机构（包括环保局和消防部门）的监督下，建立和运行健康/安全/环境管理系统；制定完整可靠的检修方案，定期对废气和废水管道及设备进行检查和维护，防止有毒有害物质泄漏；将化学品的有关安全卫生资料向职工公开，教育职工识别安全标签，了解安全技术说明书，掌握必要的应急处理方法和自救措施，定期或不定期对职工进行工作场所危险化学品使用安全培训。

（6）环境敏感受体的特殊风险防范措施

如厂区处于水源保护区或者周围有其他环境敏感点，厂区地面冲洗水集中收集经处理后排入市政管网，禁止随地漫流或进入雨水管道；对雨水管网安装截止阀， 当火灾发生时，将立即关闭雨水口截止阀，堵住雨水口，将消防废水用潜污泵从雨水排口蓄水池打入废水缓冲槽，经处理后排入市政管网；集水池、一般工业废物堆放点和危险废物堆放点均应按照相关标准要求进行防渗处理。

2.2半导体企业环境风险事故应急预案

半导体企业应在鉴别环境风险源的基础上应制订相应的应急计划，使各部门在事故发生后能有步骤、 有秩序地采取各项应急救援措施。根据不同的事故风险，制定不同类型的事故应预案。一旦异常情况发生，应根据具体情况采取应急措施，切断泄漏源、火源，控制事故扩大，同时通知中控室、健康中心等，根据事故分级启动相应的应急预案并根据法规，立即上报相关主管部门或客户，就近调拨到专业救援队伍协助处理；事故发生后应立即通知当地环境保护局、自来水公司等市政部门，协同事故救援与监控。

发生泄漏事故时，应采取以下应急措施：（1） 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。（2） 切断火源或者按下紧急停止按钮停止供应源。（3） 紧急应变成员穿戴个人防护用具。（4） 用应急救援泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废水处理系统或者废弃物处理厂商处处理。（5） 对皮肤接触人员应脱去被污染的衣着，用六氟灵、敌腐灵、肥皂水或者清水彻底冲洗皮肤；眼睛接触人员应提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，就医；吸入人员迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。

2.3半导体企业环境风险事故区域应急联动

半导体企业多处于工业区，一旦发生事故，若超出本单位处理能力，应及时和当地有关事故应急救援部门及时联系，请求当地社会（地区应急联动中心和工业区应急联动中心）救援中心或人防办组织救援。企业在编制的环境风险应急预案中应确定通知外部单位救援的节点及联络电话，企业的应急预案应该和园区或工业区的应急预案相衔接；同时，在平时应急演练时，也可邀请相关如环保、管委会、安监、消防莅临指导，或者能和消防队等展开消企联合演练，则更能从根本上提高企业与区域的联合应急能力，尽可能善用园区/工业区的各项应急资源。

由此可知，半导体企业的风险主要存在于种类繁多的危险化学品以及火灾隐患，对危险化学品的运输、储存、操作环节加以工程控制，并按照国际认证标准做好防火管控，并且制定火灾、化学品或者气体应急预案，并且定期对人员进行培训及演练，同时与区域应急联动中心或工业区应急联动中心密切配合，才能将环境风险降到最低，促进半导体企业良性有序发展。

参考文献：

【1】 林玉锁.对我国开展环境风险评价的一些看法[J】.环境导报，1993（1）：14・15

【2】 李冰.区域环境风险评价与应急预案编制方法探讨【J】.江苏环境科技，2006（S1）：37_4l

第2篇：半导体与导体的区别范文

近年来，越来越多的个人、消费者、公司和政府机关都认为现有的基于智能卡、身份证号码和密码的身份识别系统很繁琐而且并不十分可靠。生物识别技术为此提供了一个安全可靠的解决方案。生物识别技术根据人体自身的生理特征来识别个人的身份，这种技术是目前最为方便与安全的识别系统，它不需要你记住象身份证号码和密码，也不需随身携带像智能卡之类的东西。

生物识别技术[1]包括虹膜识别技术、视网膜识别技术、面部识别技术、声音识别技术、指纹识别技术[2]。其中指纹识别技术是目前最为成熟的、应用也最为广泛的生物识别技术。每个人的包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，这些指纹特征是唯一的，并且终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。

指纹识别系统[3]是通过指纹采集、分析和对比指纹特征来实现快速准确的身份认证。指纹识别系统框图如图1所示。

指纹采集器采集到指纹图像后，才能被计算机进行识别、处理。指纹图像的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此指纹采集技术是指纹识别系统的关键技术之一。本文着重分析比较不同的指纹采集技术及其性能。

1 指纹采集技术

指纹的表面积相对较小，日常生活中手指常常会受到磨损，所以获得优质的指纹细节图像是一项十分复杂的工作。当今所使用的主要指纹采集技术有光学指纹采集技术，半导体指纹采集技术和超声波指纹采集技术。

1．1 光学指纹图像采集技术

光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。如图2所示。

光学采集设备有着许多优势：它经历了长时间实际应用的考验，能承受一定程度温度变化，稳定性很好，成本相对较低，并能提供分辨率为500dpi的图像。

光学采集设备也有不足之处，主要表现在图像尺寸和潜在指印两个方面。台板必须足够大才能获得质量较好的图像。潜在指印是手指在台板上按完后留下的，这种潜在指印降低了指纹图像的质量。严重的潜在指印会导致两个指印的重叠。另外台板上的涂层(膜)和CCD阵列随着时间的推移会有损耗，精确度会降低。

随着光学设备技术的革新，光学指纹采集设备的体积也不断减小。现在传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里，在不久的将来更小的设备是3x1X1英寸。这些进展得益于多种光学技术的发展。例如：可以利用纤维光束来获取指纹图像。纤维光束垂直照射到指纹的表面，他照亮指纹并探测反射光。另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上，当手指压在此表面上时，由于指纹脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面，这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

美国DigitaIPersona[4]公司推出的U．are．U系列光学指纹采集器是目前应用比较广泛的光学指纹采集器，主要用于用户登录计算机windows系统时确认身份，它集成了精密光学系统、LED光源和CMOS摄像头协同工作，具有三维活体特点，能够接受各个方向输入的指纹，即使旋转180度亦可接受，是目前市场上最安全的光学指纹识别系统之一。U．are．U光学指纹采集器按照人体工学设计，带有USB接口，是用户桌面上紧邻键盘的新型智能化外设。

1．2 半导体指纹采集技术

半导体传感器是1998年在市场上才出现的，这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。

(1)硅电容指纹图像传感器

这是最常见的半导体指纹传感器，它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100，000个电容传感器，其外面是绝缘的表面。传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极，传感面形成两极之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同(纹路深浅的存在)，导致硅表面电容阵列的各个电容值不同，测量并记录各点的电容值，就可以获得具有灰度级的指纹图像。

(2)半导体压感式传感器

其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，它们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号，并进一步产生具有灰度级的指纹图像。

(3)半导体温度感应传感器

它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。

半导体指纹传感器采用了自动控制技术(AGC技术)，能够自动调节指纹图像像素行以及指纹局部范围的敏感程度，在不同的环境下结合反馈的信息便可产生高质量的图像。例如，一个不清晰(对比度差)的图像，如干燥的指纹，都能够被感觉到，从而可以增强其灵敏度，在捕捉的瞬间产生清晰的图像(对比度好)；由于提供了局部调整的能力，图像不清晰(对比度差)的区域也能够被检测到(如：手指压得较轻的地方)，并在捕捉的瞬间为这些像素提高灵敏度。

半导体指纹采集设备可以获得相当精确的指纹图像，分辨率可高达600dpi，并且指纹采集时不需要象光学采集设备那样，要求有较大面积的采集头。由于半导体芯片的体积小巧，功耗很低，可以集成到许多现有设备中，这是光学采集设备所无法比拟的，现在许多指纹识别系统研发工作都采用半导体采集设备来进行。早期半导体传感器最主要的弱点在于：容易受到静电的影响，使得传感器有时会取不到图像，甚至会被损坏，手指的汗液中的盐分或者其他的污物，以及手指磨损都会使半导体传感器的取像很困难。另外，它们并不象玻璃一样耐磨损，从而影响使用寿命。随着各种工艺技术的不断发展，芯片的防静电性能和耐用度得到了很大的改善。

从Lucent公司中分离出来的Veridicom[5]公司，从1997年开始就一直致力于半导体指纹采集技术的研发，迄今已研制出FPSll0、FPS200等系列CMOS指纹传感器产品，并被一些商品化的指纹识别系统所采用。其核心技术是基于高可靠性硅传感器芯片设计。

FPS200是Veridicom公司在吸收了已广泛应用的FPSll0系列传感器优点的基础上，推出的新一代指纹传感器。FPS200[6]表面运用Vefidicom公司专利技术而制成，坚固耐用，可防止各种物质对芯片的划伤、腐蚀、磨损等，FPS200能承受超过8KV的静电放电(ESD)，因此FPS200可应用在苛刻的环境下。该产品融合了指纹中不同的脊、谷及其他纹理信息，通过高可靠性硅传感器芯片的图像搜索功能，无论手指是干燥、潮湿、粗糙都可以从同一手指采集的多幅

指纹图像中选择一幅最佳图像保存在内存中，指纹分辨率可达500dpi，大大降低了传感器芯片识别过程中误接受与误拒绝情况的发生。FPS200是第一个内置三种通信接口的指纹设备：USB口、微处理器单元接口(MCU)、串行外设接口(Sn)，这使得FPS200可以与各种类型的设备连接，甚至不需要外部接口设备的支持。外形封装尺寸(24mmx24mmxl．4mm)，只有普通邮票大小。由于它的高性能、低功耗、低价格、小尺寸，可以很方便地集成到各种Intemet设备，如：便携式电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话等。

1．3 超声波指纹图像采集技术

Ultra-scan公司首开超声波指纹图像采集设备产品先河。超声波指纹图像采集技术被认为是指纹采集技术中最好的一种，但在指纹识别系统中还不多见，成本很高，而且还处于实验室阶段。超声波指纹取像的原理是：当超声波扫描指纹的表面，紧接着接收设备获取的其反射信号，由于指纹的脊和谷的声阻抗的不同，导致反射回接受器的超声波的能量不同，测量超声波能量大小，进而获得指纹灰度图像。积累在皮肤上的脏物和油脂对超声波取像影响不大。所以这样获取的图像是实际指纹纹路凹凸的真实反映。

总之，这几种指纹采集技术都具有它们各自的优势，也有各自的缺点。超声波指纹图像采集技术由于其成本过高，还没有应用到指纹识别系统中。通常半导体传感器的指纹采集区域小于1平方英寸，光学扫描的指纹采集区域等于或大于1平方英寸，可以根据实际需要来选择采用哪种技术的指纹采集设备。

表1给出三种主要技术的比较。

表1

光学扫描技术半导体传感技术超声波扫描技术成像能力干手指差，汗多的和稍胀的手指成像模糊。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。干手指好，潮温、粗糙手指亦可成像。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。非常好成像区域大小中分辨率低于500dpi可高达600dpi可高达1000dpi设备体积大小中耐用性非常耐用较耐用一般功耗较大小较大成本较高低很高2 应用与发展前景

第3篇：半导体与导体的区别范文

摘要：本文先分析了中国半导体照明产业发展现状，接着探讨了半导体照明产业国际竞争力，并在此基础上，提出了相关对策建议。

关键词：LED产业国际竞争力市场占有率贸易竞争力指数

一、中国半导体照明产业发展现状

中国半导体照明（Lighting Emitting Diode,缩写为LED）产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。

我国大陆地区半导体照明产业在产业规模和高档次产品的出口上都与日本、美国等领先国家有很大的差距。就外延片、芯片环节来说，研究和开发虽取得一定成果，但关键性的技术问题尚未解决，蓝、绿光及功率型LED所用的外延片和芯片主要从美国、日本和台湾地区等地进口。近年来，中国半导体照明产业发展向好，外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。

从区域产业分布特点来看，国内半导体照明产业已初步形成“珠三角、闽三角、长三角、环渤海”四个相对集中的区域，并呈现出北方研发机构相对集中，研发力量较强，南方产业化能力强，应用发展快的产业格局。并在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。

二、中国半导体照明产业国际竞争力分析

1.世界市场占有率分析

世界市场占有率指标是一国出口总额占世界总额的比例。产品市场占有率等指标能“最简单”明了地从一定程度上反映出某产业的国际竞争力大小，具有较强的可操作性。但由于半导体照明产业国际上没有详细的进出口数据，本文以全球供应LED比重进行分析。

表1 2009年全球各主要LED供应地区销售比重

数据来源：海通证券研究所

从表1可以看出，日本占据LED行业产值的46%，我国台湾占23%，美国占14%，欧洲占10%，而中国大陆和其他地区一共才占有7%。显示出日本在半导体照明产业的绝对优势，而美国、德国、中国台湾尾随其后，中国大陆则远远落后，处于明显的竞争劣势。据统计，全球LED的市场规模年均增长率超过20%，随着市场的快速发展，美国、日本、欧洲各主要国家纷纷扩产，加快抢占市场份额。

2.贸易竞争力指数分析

贸易竞争力指数（Trade Competition,TC）又称贸易分工指数，用某一产业或产品的净出口额与其进出口总额之比,用以说明该产业或产品的国际竞争力。用公式形式表示如下:

TCNTB（Xit-Mit）/（Xit+Mit）

X、M分别代表出口额和进口额，i表示某一国家或某一产业，某一产品，t表示总量。该指标优点:作为一个与贸易总额的相对值它剔除了通货膨胀，经济膨胀等宏观经济总量方向波动的影响，即无论出口的绝对量是多少，它均介于-1和+1之间，因此在不同时期不同国家之间是可比的，该指标值为-1表示该国或该产业该产品只进口不出口，从出口的角度看，该指标值越接近于1其产业国际竞争力越具有比较优势。

表 2 中国大陆半导体照明产业贸易竞争指数

数据来源：中国海关数据整理。

由表2显示，中国大陆半导体照明产业贸易竞争指数2004年为-0.47，2009年为-0.19，出现巨大的贸易逆差，由此看出我国半导体照明行业贸易竞争力极弱，主要因为我国高档的LED芯片和封装灯珠还主要靠进口。另一方面，我国半导体照明产业的贸易竞争指数有所好转，从2004年的-0.47上升至2009年为-0.19，这主要得利于近年来我国端封装和应用领域发展迅速，国际竞争力得到一定的提高。

综上所述,我国半导体照明产业的国际竞争力还是比较低的,但是近年来研究得到了一定程度的提高。

三、提升中国半导体照明产业国际竞争力的对策建议

1.加强技术研究，提升自主创新能力

制约我国半导体照明产业发展的是我国在这方面的技术研究还不够，主要核心专利技术都被美国、日本、德国等发达国家掌控。因此一方面，我国要进行相关的基础研究与技术开发，以获得核心专利，保障我国半导体照明产业未来拥有核心竞争力；另一方面，积极整合产、学、研进行公共技术联合攻关。鼓励企业自行研发，鼓励企业之间的联合开发，鼓励企业与科研院所、高等院校之间的技术联盟，鼓励国际间的技术合作，鼓励企业建立技术研发中心。

2.增加政府投入，制定相关产业政策

从节约能源的战略高度加大国家资金投入，建立国家半导体照明工程研发与检测部门，针对当前半导体照明领域的前沿高端技术进行基础研究和技术研发，获得核心专利技术以保障中国半导体照明产业未来拥有核心竞争力。与世界主要半导体照明强国美国、日本、德国，甚至韩国和我国台湾地区，我国政府的投入扶持力度相对来说还不够。

参考文献：

［1］金碚.产业国际竞争力研究,经济研究，1996;11

第4篇：半导体与导体的区别范文

关键词：热敏电阻，掺金γ-硅热敏电阻，Z-元件，力敏Z-元件，V/F转换器

一、前言

Z-半导体敏感元件﹙简称Z-元件﹚性能奇特，应用电路简单而且规范，使用组态灵活，应用开发潜力大。它包括Z-元件在内仅用两个﹙或3个﹚元器件，就可构成电路最简单的三端传感器，实现多种用途。特别是其中的三端数字传感器，已引起许多用户的关注。

Z-元件现有温、光、磁，以及正在开发中的力敏四个品种，都能以不同的电路组态，分别输出开关、模拟或脉冲频率信号，相应构成不同品种的三端传感器。其中，仅以温敏Z-元件为例，就可以组合出12种电路结构，输出12种波形，实现6种基本应用[3]。再考虑到其它光、磁或力敏Z-元件几个品种，其可供开发的扩展空间将十分可观。为了拓宽Z-元件的应用领域，很有从深度上和广度上进一步研究的价值。

本文在前述温、光、磁敏Z-元件的基础上，结合生产工艺和应用开发实践，在半导体工作机理上和电路应用组态上进行了深入的扩展研究，形成了一些新型的敏感元件。作为其中的部分实例，本文重点介绍了掺金g-硅新型热敏电阻、力敏Z-元件以及新型V/F转换器，供用户分析研究与应用开发参考。这些新型敏感元件都具有体积小、生产工艺简单、成本低、使用方便等特点。

二、掺金g-硅新型热敏电阻

1．概述

用g-硅单晶制造半导体器件是不多见的，特别是用原本制造Z-元件这样的高阻g-硅单晶来制造Z-元件以外的半导体器件，目前尚未见到报导。Z-元件的特殊性能，主要是由掺金高阻g-硅区﹙也就是n-i区﹚的特性所决定的，对掺金高阻g-硅的性能进行深入地研究希望引起半导体器件工作者的高度重视。

本部分从对掺金g-硅的特性深入研究入手，开发出一种新型的热敏元件，即掺金g-硅热敏电阻。介绍了该新型热敏电阻的工作原理、技术特性和应用特点。

2．掺金g-硅热敏电阻的工作机理

“掺金g-硅热敏电阻”简称掺金硅热敏电阻，它是在深入研究Z-元件微观工作机理的基础上，按新的结构和新的生产工艺设计制造的，在温度检测与控制领域提供了一种新型的温敏元件。

为了熟悉并正确使用这种新型温敏元件，必须首先了解它的工作机理。Z-元件是其N区被重掺杂补偿的改性PN结，即在高阻硅材料上形成的PN结，又经过重金属补偿，因而它具有特殊的半导体结构和特殊的伏安特性。图1为Z-元件的正向伏安特性曲线，图2为Z-元件的半导体结构示意图。

由图1可知，Z-元件具有一条“L”型伏安特性[1]，该特性可分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。其中，高阻的M1区对温度具有较高的灵敏度，自然成为研制掺金g-硅热敏电阻的主要着眼点。

从图2可知，Z-元件的结构依次是：金属电极层—P+欧姆接触区—P型扩散区—P-N结结面—低掺杂高补偿N区，即n-.i区—n+欧姆接触区—金层电极层。可见Z-元件是一种改性PN结，它具有由p+-p-n-.i-n+构成的四层结构，其中核心部位是N型高阻硅区n-.i，特称为掺金g-硅区。掺金g-硅区的建立为掺金g-硅热敏电阻奠定了物理基础。

Z-元件在正偏下的导电机理是基于一种“管道击穿”和“管道雪崩击穿”的模型[2]。Z-元件是一种PN结，对图2所示的Z-元件结构可按P-N结经典理论加以分析，因而在p-n-.i两区中也应存在一个自建电场区。该电场区因在P区很薄，自建电场区主要体现在n-.i区，且几乎占据了全部n-.i型区，这样宽的电场区其场强是很弱的，使得Z-元件呈现了高阻特性。如果给Z-元件施加正向偏压，这时因正向偏压的电场方向同Z-元件内部自建电场方向是相反的，很小的正向偏压便抵消了自建电场。这时按经典的PN结理论分析，本应进入正向导通状态，但由于Z-元件又是一种改性的PN结，其n-.i型区是经重金属掺杂的高补偿区，由于载流子被重金属陷阱所束缚，其电阻值在兆欧量级，其正向电流很小，表现在“L”曲线是线性电阻区即“M1”区。这时，如果存在温度场，由于热激发的作用使重金属陷阱中释放的载流子不断增加，并参与导电，必然具有较高的温度灵敏度。在M1区尚末形成导电管道，如果施加的正向偏压过大，将产生“管道击穿”，甚至“管道雪崩击穿”，将破坏了掺金g-硅新型热敏电阻的热阻特性，这是该热敏电阻的特殊问题。

在这一理论模型的指导下，不难想到，如果将Z-元件的n-.i区单独制造出来，肯定是一个高灵敏度的热敏电阻（由于半导体伴生着光效应，当然也是一个光敏感电阻），由此可构造出掺金g-硅新型热敏电阻的基本结构，如图3所示。由于掺金g-硅新型热敏电阻不存在PN结，其中n-.i层就是掺金g-硅，它并不是Z-元件的n-.i区。测试结果表明，该结构的电特性就是一个热敏电阻。该热敏电阻具有NTC特性，它与现行NTC热敏电阻相比，具有较高的温度灵敏度。

3．掺金g-硅热敏电阻的生产工艺

掺金g-硅热敏电阻的生产工艺流程如图4工艺框图所示。可以看出，该生产工艺过程与Z-元件生产工艺的最大区别，就是不做P区扩散，所以它不是改性PN结，又与现行NTC热敏电阻的生产工艺完全不同，这种掺金g-硅新型热敏电阻使用的特殊材料和特殊工艺决定了它的性能与现行NTC热敏感电阻相比具有很大区别，其性能各有优缺点。

4．掺金g-硅热敏电阻与NTC热敏电阻的性能对比

从上述结构模型和工艺过程分析可知，掺金g-硅层是由金扩入而形成的高补偿的N型半导体，不存在PN结的结区。它的导电机理就是在外电场作用下未被重金属补偿的剩余的施主电子参与导电以及在外部热作用下使金陷阱中的电子又被激活而参与导电，而呈现的电阻特性。由于原材料是高阻g-硅，原本施主浓度就很低，又被陷阱捕获一些，剩余电子也就很少很少。参与导电的电子主要是陷阱中被热激活的电子占绝对份额。也就是说，掺金g-硅热敏电阻在一定的温度下的电阻值，是决定于工艺流程中金扩的浓度。研制实践中也证明了这一理论分析。不同的金扩浓度可以得到几千欧姆到几兆欧姆的电阻值。金扩散成为产品质量与性能控制的关健工序。

我们认为，由于掺金g-硅热敏电阻的导电机理与现行的NTC热敏电阻的导电机理完全不同，所以特性差别很大，也存在各自不同的优缺点。掺金g-硅热敏电阻的优点是：生产工艺简单，成本低，易于大批量生产，阻值范围宽（从几千欧姆到几兆欧姆），灵敏度高，特别是低于室温的低温区段比NTC热敏电阻要高近一个量级。其缺点是：一批产品中电阻值的一致性较差、线性度不如NTC，使用电压有阈值限制，超过阈值时会出现负阻。

掺金g-硅新型热敏电阻与NTC热敏电阻的电阻温度灵敏度特性对比如图5所示。

在不同温度下，温度灵敏度的实测值对比如表1所示。

掺金g-硅热敏电阻是一种新型温敏元件。本文虽作了较详细的工作机理分析，但现在工艺尚未完全成熟，愿与用户合作，共同探讨，通过工艺改进与提高，使这一新型元件早日成熟，推向市场，为用户服务。

三、力敏Z-元件

1．概述“力”参数的检测与控制在国民经济中占有重要地位。力敏元件及其相应的力传感器可直接测力，通过力也可间接检测许多其它物理参数，如重量，压力、气压、差压、流量、位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、扭矩、振动等，在机械制造、机器人、工业控制、农业气象、医疗卫生、工程地质、机电一体化产品以及其它国民经济装备领域中，具有广泛的用途。

在力参数的检测与控制领域中，现行的各种力敏元件或力传感器，包括电阻应变片、扩散硅应变片、扩散硅力传感器等，严格说，应称为模拟力传感器。它只能输出模拟信号，输出幅值小，灵敏度低是它的严重不足。这三种力敏元件或力传感器，为了与数字计算机相适应，用户不得不采取附加的数字化方法（即加以放大和A/D转换）才能与数字计算机相连接，使用极其不便，也增加了系统的成本。

Z-元件能以极其简单的电路结构直接输出数字信号，非常适合研制新型数字传感器[1]，其中也包括力数字传感器。这种力数字传感器输出的数字信号（包括开关信号和脉冲频率信号），不需A/D转换，就可与计算机直接通讯，为传感器进一步智能化和网络化提供了方便。

我们在深入研究Z-元件工作机理的基础上，初步研制成功力敏Z-元件，但目前尚不成熟，欢迎试用与合作开发这一新器件，实现力检测与控制领域的技术创新。

2．力敏Z-元件的伏安特性

如前所述，力敏Z-元件也是一种其N区被重掺杂补偿的改性PN结。力敏Z-元件的半导体结构如图6(a)所示。按本企业标准电路符号如图6(b)所示，图中“+”号表示PN结P区，即在正偏使用时接电源正极。图6(c)为正向“L”型伏安特性，与其它Z-元件一样该特性也分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。描述这个特性有四个特征参数：Vth为阈值电压，Ith为阈值电流，Vf为导通电压，If为导通电流。

M1区动态电阻很大，M3区动态电阻很小（近于零），从M1区到M3区的转换时间很短（微秒级），Z-元件具有两个稳定的工作状态：“高阻态”和“低阻态”，工作的初始状态可按需要设定。若静态工作点设定在M1区，Z-元件处于稳定的高阻状态，作为开关元件在电路中相当于“阻断”。若静态工作点设定在M3区，Z-元件将处于稳定的低阻状态，作为开关元件在电路中相当于“导通”。在正向伏安特性上P点是一个特别值得关注的点，特称为阀值点，其坐标为：P(Vth，Ith)。P点对外部力作用十分敏感，其灵敏度要比伏安特性上其它诸点要高许多。利用这一性质，可通过力作用，促成工作状态的一次性转换或周而复始地转换，就可分别输出开关信号或脉冲频率信号。

3．力敏Z-元件的电路结构

力敏Z-元件的应用电路十分简单，利用其“L”型伏安特性，在力载荷的作用下，很容易获得开关量输出或脉冲频率输出。力敏Z-元件的基本应用电路如图7所示。其中，图7(a)为开关量输出，图7(b)为脉冲频率输出。其输出波形分别如图8和图9所示。

在图7所示的应用电路中，电路的结构特征是：力敏Z-元件与负载电阻相串联，负载电阻RL用于限制工作电流，并取出输出信号。Z-元件应用开发的基本工作原理就在于通过半导体结构内部导电管道的力调变效应，使工作电流发生变化，从而改变Z-元件与负载电阻RL之间的压降分配，获得不同波形的输出信号。

（1）力敏Z-元件的开关量输出

在图7(a)所示的电路中，通过E和RL设定工作点Q，如图6﹙c﹚所示。若工作点选择在M1区时，力敏Z-元件处于小电流的高阻工作状态，输出电压为低电平。由于力敏Z-元件的阈值电压Vth对力载荷F具有很高的灵敏度，当力载荷F增加时，阈值点P向左推移，使Vth减小，当力载荷F增加到某一阈值Fth时，力敏Z-元件上的电压VZ恰好满足状态转换条件[1]，即VZ=Vth，力敏Z-元件将从M1区跳变到M3区，处于大电流的低阻工作状态，输出电压为高电平。在RL上可得到从低电平到高电平的上跳变开关量输出，如图8(a)所示。如果在图7(a)所示电路中，把力敏Z-元件与负载电阻RL互换位置，则可得到由高电平到低电平的下跳变开关量输出，如图8(b)所示。无论是上跳变或下跳变开关量输出，VO的跳变幅值均可达到电源电压E的40~50%。

开关量输出的力敏Z-元件可用作力敏开关、力报警器或力控制器。

（2）力敏Z-元件的脉冲频率输出

由于力敏Z-元件的伏安特性随外部激励改变而改变，只要满足状态转换条件，就可实现力敏Z-元件工作状态的转换。如果满足状态转换条件，实现Z-元件工作状态的一次性转换，负载电阻RL上可输出开关信号；同理，如果满足状态转换条件，设法实现力敏Z-元件工作状态的周期性转换，则负载电阻RL上就可输出脉冲频率信号。

脉冲频率输出电路如图7(b)所示。在图7(b)电路中，力敏Z-元件与电容器C并联。由于力敏Z-元件具有负阻效应，且有两个工作状态，当并联以电容后，通过RC充放电作用，构成RC振荡回路，因此在输出端可得到与力载荷成比例变化的脉冲频率信号输出。其输出波形如图9(a)所示。输出频率的大小与E、RL、C取值有关，也与力敏Z-元件的阈值电压Vth值有关。当E、RL、C参数确定后，输出频率仅与Vth有关，而Vth对力作用很敏感，可得到较高的力灵敏度。初步测试结果表明：电容器C选择范围在0.01~1.0mF，负载电阻在5~20kW，较为合适。

同理，若把力敏Z-元件（连同辅助电容器C）与负载电阻RL互换位置，其输出频率仍与力载荷成比例，波形虽为锯齿波，但与图9﹙a﹚完全不同，

4．力敏Z-元件的机械结构与施力方式

力敏Z-元件芯片体积很小，施加外力载荷时，必须通过某种弹性体作为依托。当力载荷作用于弹性体时，使芯片内部产生内应力，此内应力可改变力敏Z-元件的工作状态（从低阻态到高阻态，或者从高阻态到低阻态），从而使输出端产生开关量输出或脉冲频率输出。作为弹性体可以采用条形或园形膜片，材质可以是磷铜、合金钢或其它弹性材料。无论采用哪种弹性体，力敏Z-元件的受力方式目前理论上可归结为两种基本结构：即悬臂式结构和简支式结构，其示意图如图10所示。为便于研究力敏Z-元件受力后的应力应变特征，结构放大示意如图11所示。

如前所述，Z-元件在外加电场作用下，在N区可产生“导电管道”，该导电管道在外部激励作用下，可产生“管道调变效应[2]，由图11可知，对力敏Z-元件来说，其P区很薄，N区相对较厚，焊接层的厚度可忽略不计，因而，在力载荷作用下的管道调变效应必将发生在N区。当力载荷作为一种外部激励作用于弹性体时，使弹性体产生一定的挠度，在半导体晶格内部产生内应力，导电管道受到力调变作用，使N区电阻发生变化，改变了力敏Z-元件的伏安特性，使阈值点P产生偏移，阈值电压Vth将发生变化。

实验表明，由于封装结构和受力方式的不同，可产生如图12和图13所示两种方式的应力应变。若静态工作点Q设置在M3区，施加的力载荷使N区产生“压”应力，N区晶格被压缩，导电管道变“细”，正偏使用时电阻值将增加，因伏安特性的改变使阈值点P右移，Vth增加。当力载荷F增加到某一特定阈值Fth时，阈值点P向右移至涸叵叩挠也啵γ鬦-元件将从低阻M3区跳变到高阻M1区，如图12所示。

同理，若静态工作点Q设置在M1区，施加的力载荷使N区产生“拉”应力，N区晶格被拉伸，导电管道变“粗”，正偏使用时电阻值将减小，因伏安特性的变化使阈值点P左移，Vth减小。当力载荷F增加到某一特定阈值Fth时，阈值点P左移至负载线上，力敏Z-元件将从高阻M1区跳变到低阻M3区，如图13所示。

上述分析可知，力敏Z-元件在不同封装结构和不同受力方式下，可产生工作状态的转换，可按设计需要输出不同的跳变信号，可用作力敏开关、力报警器或力控制器。在实际应用中，可通过电源电压E或负载电阻RL来设定力载荷的阈值Fth，但由于跳变阈值与力敏Z-元件的制造工艺、芯片尺寸、封装结构、弹性体材质与厚度、受力点的位置等诸多因素有关，许多问题尚需进一步研究与探讨。

力敏Z-元件具有M2区的负阻特性，并具有两个稳定的工作状态是脉冲频率输出的基础。借助辅助电容器C，按图7(b)所示电路，通过RC的充放电作用，可实现力敏Z-元件工作状态的周而复始的转换，采用图12﹙a﹚、﹙b﹚或图13﹙a﹚、﹙b﹚的结构和受力方式，都可输出脉冲频率信号，输出频率与力载荷成比例，其输出波形如图9(a)或图9(b)所示，分析从略。

作为设计实例，力敏Z-元件样件1#与样件2#，经加载与卸载实验，其脉冲频率输出的测试结果如下，供分析研究参考：力敏Z-元件特征参数:Vth=10V,Ith=1mA,Vf=4.5V(测试条件:T=25℃,RL=5kW)

芯片尺寸：2′5′0.3mm，采用简支式结构，两支点距离为10mm；中间受力，应力应变方式为N区受压应力；条状P铜弹性体，厚度为0.2mm；试验环境温度为25.4℃。

按表2，样件2#﹙加载﹚所测数据，经计算机绘图可得回归线如图14所示。由于封装结构尚未定型测试数据有一定误差，但初步实验表明，在这种施力方式下，输出频率f与力载荷成正比，在一定施力范围内近似呈线性关系，且回差较小。随力载荷量程加大，非线性度要增加。回归处理后，力的平均频率灵敏度SF为：

Hz/g

约每10g改变1Hz。力灵敏度和回差是力敏Z-元件的重要技术指标。需要指出的是：灵敏度和回差与力敏Z-元件的特征参数、形状与尺寸、弹性体材质与厚度、封装结构以及受力方式等诸多因素有关。许多问题也需进一步研究与探讨。需按用户需求进行结构定型与标准化生产。

四、新型V/F转换器

1．概述

目前正在研制或在线使用的各种传统传感器，因只能输出模拟电压或模拟电流信号，应称为模拟传感器。模拟传感器是模拟仪表或模拟信讯时代的产物，主要缺点是输出幅值小，灵敏度低，不能与数字计算机直接通讯。人类进入数字信息化时代后，以数字技术支撑的数字计算机已十分普及，现代数字计算机要求处理数字信号，而模拟传感器因受材料、器件的限制，仍只能输出低幅值的模拟信号，不能与计算机直接通讯，已成为制约信息产业发展的瓶颈问题。为了使模拟传感器能与计算机实现通讯，目前是采取把输出信号进行放大再加以A/D转换，即把现行的模拟传感器加以数字化的方法来与数字计算机相适应。虽然在信息采集与处理过程中电路复杂，硬件成本增加，但由于目前能直接输出数字信号的数字传感器为数不多，这种模拟传感器数字化的方法仍发挥着巨大的作用。

本部分利用Z-元件构成一种新型的V/F转换器，它能把模拟传感器输出的电压信号变成能被数字计算机识别的频率信号，提供了一种模拟传感器数字化的新方法。该方法与采用A/D转换器方案相比，具有电路简单、成本低、体积小、输出幅值大、灵敏度高、输出线性度好、能与计算机直接通讯等一系列优点，可做为模拟传感器与计算机之间的重要接口，在信息产业中具有广泛的应用前景。

2．电路组成与工作原理

Z-元件是一种新型的半导体开关元件，当其两端电压达到一定阈值(即阈值电压Vth)时，可从高阻状态跳变到低阻状态；而当其两端电压小于一定阈值(即导通电压Vf)时，又可从低阻状态跳变到高阻状态。利用这一特性可方便地开发V/F转换器。

由Z-元件构成的V/F转换器如图15(a)所示，图15(b)为其中Z-元件的电路符号。在图15(a)所示电路中以电压E为输入，由于RL、C和Z-元件之间的充、放电作用，使电路始终处于自激振荡状态，其振荡频率f与输入电压E成正比，波形为锯齿波，其输出幅值可以很大，由选定的Z-元件参数而定。实现了模拟信号(电压E)到数字信号(频率f)的转换，可用于数字系统的触发。由于输出幅值大，它不需放大就可实现与计算机的直接通讯。

3．V/F转换器的传输特性

当基准温度TS=20℃时，输入电压E与输出频率f之间的传输特性如图16所示。由图16可知该传输特性具有良好的线性关系，其中Emin~Emax(相应于MN区间)是工作电压的极限范围，AB区间为可靠的工作量程范围，它决定于模拟传感器的输出和V/F转换电路的参数设计。

由于Z-元件是半导体开关元件，构成V/F转换器时，对温度也具有一定的灵敏度，即温度漂移。该温度漂移具有正温度系数，一般小于10Hz∕°C，当环境温度变化较大时，将引起检测误差。

第5篇：半导体与导体的区别范文

关键词：太阳能光电转换；半导体制冷制热;节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

引 言

太阳能半导体结合板是利用半导体珀尔帖效应，将半导体材料组成P-N结，通入直流电来制冷或制热的热电效应[1]。太阳光最强的时候，气温最高，太阳能光电转换板输出的电能与半导体制冷所需电能具有很好的一致性[2]。

半导体制冷技术始于50年代，制冷系数随着制冷技术的发展由50 年代初的0.9提升至“2.5¯2.8”[3]。2008年中国光伏电池产量达到2000MW，位居世界第一[4]。中国科学院确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标[5]。太阳能制冷技术包括主动制冷和被动制冷,主动式太阳能制冷因其可操作性强成为了研究热点[6]。

清华大学金刚善等人[7]利用太阳能对制冷制热元件模块化处理，但未对太阳能发电系统与半导体制冷系统的结合方式进行研究。东南大学张鸣等人[8]分析了半导体热电制冷的性能、最佳制冷系数工况以及耗能。埃及太阳能研究中心的N．M．Khattab[9]研究太阳能温差发电驱动热电制冷的运行，分析了热电转换的可行性，计算太阳能发电与半导体热电制冷的最适比。

国内外目前对太阳能制冷制热系统的研究多集中在理论研究方面，对系统的实验研究、市场化推广及实用性方面研究较少。就此本文研制一种将太阳能光电转换板与半导体制冷（制热）片有效结合，以百叶窗的形式调节室内温度的太阳能半导体空调窗，以减少电能消耗。

1 太阳能-半导体制冷（制热）结合百叶窗的制作结构

以沈阳地区15的朝南房间为例，窗体结构设为1500mm×1800mm，窗墙比为0.5，室外阳台为1500mm×400mm，夏季所需冷负荷50w/。根据窗户面积2.25及窗台面积0.6确定太阳能电池板最大使用面积。太阳能电池板选用APM36M50W型，通过串联最大可提供130V、3A的电量。根据电量选择TES1-07103型制冷片，其电压为5V，电流为3A，制冷功率为14.4W,串联使用制成半导体板。百叶窗的半导体板共三条，每条串联制冷片17片，制冷功率约为250W。

太阳能半导体结合百叶窗主要包括太阳能电池板，半导体制冷制热板，蓄电池和变压器。半导体板在百叶窗内的上端，共三条；太阳能光电板在半导体板下方，共十条，通过转动达到遮阳效果。白天太阳能提供部分电能，阴天或傍晚外接电源负担全部电能。由于过渡季节负荷较小，可实现太阳能完全担负所需电量。冬夏季节转换时，将半导体制冷板翻转，使制热端转向室内，下方太阳能板无需翻转，实现冬夏制热制冷的转换。

图1太阳能半导体结合百叶窗的结构示意图

2 实验仪器设备与测试分析

2.1 太阳能半导体室内环境调节窗性能测验

实验取沈阳地区9朝南房间，计算所需制冷量为450W。将9片TEC1-12706型制冷片并联，通过开关电源连接220V交流电。制冷片由导热硅胶连接导冷片及散热片，将冷端置于室内，热端置于窗外。将温度表置于距地1.5m人体活动区域，记录一天中每小时室内温度，并同时测量正常开窗通风房间室内温度，进行对比。

2.2 室内能耗及效率计算

实验对小空间温度进行测量，以对比分析太阳能半导体制冷系统制冷效果；能耗计算以沈阳地区15的朝南房间为标准，充分分析计算建筑室内实际能耗。实验房间与典型房间制冷设计标准相同，制冷量为50W/。太阳能板担负系统能耗效率计算公式为：

η=Us/U×100％（1）

式中，η为半导体制冷时太阳能所能担负的百分比，Us为太阳能电池板所提供的电压，V；U为系统运行所耗总电压，V。

3 结果与分析

3.1 室内温度变化与分析

经测试得正常开窗通风房间内温度最大值为30℃，最小值为26℃。经半导体制冷的房间最大温度为28℃，最小温度为25.8℃。21时以后，半导体制冷效果明显下降；0时至次日5时，制冷房间与通风房间温度区别不大，甚至相等。由测试数据可知，白天室外空气温度高，太阳能半导体制冷对室内空气有显著降温作用；夜间由于昼夜温差较大，相对于半导体制冷，自然通风不但能调节室温，改善室内空气品质，而且大大节约能源。

图2室内温度变化曲线图

3.2 室内能耗分析

太阳能电池板经串联最大提供130V电压，3.16A电流。通常1匹压缩机的电功率735W，并且由于风扇及其他电机耗电，1匹的空调机组电功率可达1000W，每小时耗电约1度。根据能耗效率计算，太阳能最大负担45％的耗电量，每小时节电0.45度。过渡季节所需负荷小，太阳能电池板可担负所需全部电能，无需外接电源。

4 结论

1）太阳能半导体室内环境调节窗上部为半导体制冷制热板，下部为太阳能电池板，能有效吸收太阳能，减少窗台及窗框遮挡。冬夏季节只需翻转半导体板来进行冷热转换，可根据需要旋转太阳能板，达到百叶窗作用。

2）太阳能半导体室内环境调节窗能有效降低夏季室内温度，在白天最大能降低室内2℃；在夜间，由于室外昼夜温差大，半导体制冷效果与通过开窗自然通风效果相近。根据节能要求，太阳能半导体室内环境调节窗在白天使用时室内降温效果明显；在夜间，利用自然通风调节室内空气温度，节能环保。

3）太阳能光电转换电能在冬夏季节最大承担室内半导体制冷所需能耗的45％，每小时可节电0.45度，用电高峰时可有效分担室内电能消耗；在春秋季节所需负荷小，太阳能可负担全部能耗。

参考文献

[1] 徐德胜．半导体制冷与应用技术[M]．上海交通大学出版社，1992．

[2] 沈辉，曾祖勤．太阳能光伏发电技术[M]．化学工业出版社．2009,12.

[3] 钟承尧 ,严世胜.太阳能半导体空调的应用前景[J].海南大学学报自然科学版，2000,18（6），123-125.

[4] 王长贵.中国光伏产业发展现状与挑战[J]．新材料产业．2009，9：16-20.

[5] 王林. 太阳能空调的研究发展和应用[J].阳光下的现代未来.

[6] 王如竹，代彦军．太阳能制冷[M]．北京：化学工业出版社，2007，4-7.

[7] 金刚善．太阳能半导体制冷／制热系统的实验研究[D]．清华大学．2004，6：45-70.

第6篇：半导体与导体的区别范文

本征半导体掺杂后就是杂质半导体，非四价原子与四价原子在形成共价键中，得到电子成为负离子，失去电子成为正离子。N型半导体就是本征半导体掺入施主杂质所形成的，一个施主杂质原子在形成一个自由电子过程中变成了一个固定而不能移动的正离子，电子则为多数载流子，而本征激发产生的空穴只是少数载流子。相反，P型半导体则是本征半导体掺入受主杂质形成的，一个受主杂质原子在形成一个空穴过程中变成了一个固定而不能移动的负离子，空穴则为多数载流子，而本征激发产生的电子只是少数载流子。正是本征半导体掺杂后的得与失，使得杂质半导体的载流子数量有了量以及性质的改变，相对本征半导体的导电能力有了一定的提高，但并没有带来质的改变，所以，一般不会作为普通导体应用。

二、PN结的失与得

PN结就是得与失的产物。P型半导体与N型半导体的交界面因多子极型以及浓度差别，形成多子扩散运动，N区的电子扩散到P区，P区的空穴扩散到N区，在交界区域原有的电中性被破坏，P区失去空穴留下了不能移动的杂质负离子，N区失去电子留下不能移动的杂质正离子。这些不能移动的带电粒子集中在P区与N区交界面附近，形成空间电荷区。空间电荷区的逐步建立削弱了多子的扩散，而增强了少子的漂移。当多子扩散运动与少子漂移运动保持一种动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即PN结。两种不同极型的杂质半导体在交界面失去多子的过程，得到了一种导电性能独特于杂质半导体导电能力的介质，带来了半导体导电能力质的突变，这就是PN结的单向导电性，即正向偏置导通，反向偏置截止。复合的PN结，在制作工艺上的差别，分别有双极型晶体管与单极型晶体管。晶体管在合理偏置下导电性能表现了特有的控制性能，即电流控制型的双极型晶体管和电压控制型的单极型晶体管。

三、放大电路的得与失

晶体管器件在“合理偏置以及顺畅的交流通道”原则下就可以构建一个放大电路，一个微弱的输入信号从输入端引入，在输出端得到一个幅值足够的输出信号，表现了小幅度的模拟量通过放大电路后得到了大幅值的模拟量，淋漓尽致地表现出信号幅值放大的概念。殊不知，这种放大电路的“放大”理解是表面的，是片面的，只看到“得”的现象，而没看到“失”的本质。在放大电路中，工作电源不仅仅只是提供合理的偏置，更主要担负着能源作用。放大电路仅仅只是一个信号幅值变换的平台，微弱的输入信号能源通过晶体管的控制作用改变着工作电源在输出负载上的能量消耗。最常见的一个事例就是人们日常使用的收音机，收音机就是一个典型的放大电路。手持式收音机没有电池，不可能发声，装上电池后就可以接收电台信号，伴随听的时间与音量的大小，电池的消耗程度或使用时间就会不同。没有收音机，人们不可能感受到空中的电磁波能量，有了收音机而没有电源也听不到悦耳的音乐，电池能耗使用殆尽了也享受不了。所以，严格意义上的放大电路是一个能源控制电路，放大电路的本质是弱小能量对大能量的控制。放大电路表面上得到了信号的幅值增大，实质上消耗了电源电能。

四、差分电路的失与得

单级放大电路的放大能力是有限的，总期望多级放大。多级放大电路是由若干级单级放大电路所组成，这样单级放大电路之间就存在耦合关系，直接耦合是多级放大电路的典型结构形式，直接耦合的多级放大电路最突出的弊端就是零点漂移，零点漂移最核心的表现形式就是温漂，解决零点漂移最有效的手段就是差分电路。差分电路由两个特性完全一致的单级放大电路复合而成，表现在晶体管的特性一致，晶体管偏置电路器件参数一致。差分电路从理论到实用经历了三个演变，即基本式差分电路、长尾式差分电路、带恒流源的差分电路，这三个演变唯一不变的就是基本结构不变。通过电路分析不难得出结论，差分放大电路的差模增益与单级放大电路的增益是一样的，然而，差分电路的共模增益接近零，有较大的共模抑制比，可以很好地抑制温漂，而单级放大电路就无法解决温漂问题。第一级放大电路温漂决定了多级放大电路的温漂，所以，集成运放的第一级总是差分输入级。可见，差分电路通过“失去”硬件（增加结构等价的电路，增大电路成本），得到了对共模信号的抑制能力，而并不改变对差模信号的放大能力。

五、带宽增益积的得与失

考核放大电路的性能表现在增益、峰峰值、输入电阻、输出电阻、带宽、失真度、输出功率与效率等参数中，它们取决于放大电路组态、晶体管特性、电源以及应用的方式。在放大电路的时域分析过程中，总是期望放大电路的放大倍数越大越好，一级放大能力不够就采取多级放大，以提高放大增益；在放大电路的频域分析过程中，总是期望放大电路有很小的下限频率和很大的上限频率，频率响应范围越宽越好，即带宽值越大越好。带宽是上限频率与下限频率的差值，提高带宽的有限手段就是尽可能提高放大电路的上限频率值。通过电路的频域分析可以发现，提高上限频率与提高放大电路的增益是矛盾的，一旦当放大电路的晶体管选定之后，带宽与增益之积是一个常数，放大电路的放大倍数增大几倍，相应地该电路的带宽就会减小几倍，实际中，既要提高放大电路的增益又要扩展放大电路的带宽，总是选取基区体电阻小、发射结与集电结电容效应小的高频放大管。可见，放大电路带宽增益积概念表现了得与失的理念，欲想得到较大的增益，必然失去频率响应的范围。

六、反馈放大电路的得与失

反馈是自动控制的一个重要概念，反馈放大电路是提高放大电路放大性能的重要手段，在电子技术应用中运用极为普遍。负反馈放大电路中，输出信号部分或全部反送到输入端削弱输入信号，使得闭环增益相对开环增益减小了反馈深度倍，表面上损失了放大电路的增益，然而，对放大电路的其他性能技术指标得到了极大的改善，表现在增益的稳定性得到了提高；环内的噪声干扰抑制能力以及非线性失真得到了改善；电路的带宽得到了扩展；输入电阻与输出电阻得到了相应的改善。如电压串联负反馈放大电路，增大了输入电阻，有助于电压输入信号的放大；减少了输出电阻，有利于输出电压的稳定性。正反馈放大电路中，输出信号部分或全部反送到输入端增强输入信号，闭环增益相对开环增益进一步增大，这是信号发生电路扰动起振的必然要求。信号发生器不会有输入信号或者说就是一个零输入电路，电路接通电源瞬间形成电路换路情形，通过正反馈选频网络（RC或LC选频网络）把输出端的信号有频率选择性地反送到输入端不断放大，这种无止境的放大也必然带来输出信号的非线性失真，所以在电路中为了防止输出信号的非线性失真，总是需要设置输出稳幅网络。可见，信号发生电路由放大电路、正反馈选频网络、稳幅网络三部分组成。稳幅的有效措施就是负反馈，所以，信号发生电路必须维持正反馈特性与负反馈特性的动态平衡。负反馈放大电路失去了增益，得到了电路性能技术指标的改善；正反馈放大电路得到了增益的“膨胀”，失去了输出信号的线性度，实际中为了挽回这种“失”，再次引入负反馈特性。

七、桥式整流的得与失

小功率直流稳压电源中整流的任务就是把交流电转换成直流电，衡量整流电路性能的主要参数表现在两个方面：（1）表征整流电路质量的参数，有输出电压和脉动系数；（2）表征整流电路对整流元件要求的参数，有正向工作电流和反向峰值耐压。半波整流输出电压低，脉动系数大；全波整流输出电压高，脉动系数小。然而，全波整流不仅需要降压变压器的副边引出中间抽头，更主要对整流元件的反向耐压提出了苛刻的要求，它是半波整流对整流元件反向耐压值要求的两倍。实际中，既要提高整流输出电压并减少纹波系数，又要对整流元件反向耐压的要求不苛刻，有效的技术手段就是桥式整流，桥式整流相比全波整流，在电路结构上只是增加了两个整流元件，但输出效果等同于全波整流电路的整流；桥式整流电路对整流元件的要求等同于半波整流电路对整流元件的要求，把半波整流与全波整流各自的优势整合在一个应用电路中。可见，桥式整流电路通过“失去”硬件（增加电路成本），得到了优于半波与全波整流电路的整流性能。

八、结语

第7篇：半导体与导体的区别范文

关键词：固体能带性质

 

1引言固体能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。固体能带性质可以区别固体为何分为导体，半导体，绝缘体；可以了解半导体导电机理。

2 能带论的主要结论

2.1 能带及其一般性质

在晶体中，原来的简并能级即自由原子中的能级分裂为许多和原来能级很接近的能级，形成能带。

电子在单一方势阱中运动，能级是分立的；电子在周期性势阱中运动，每一能级变为一能带。

1）分裂的新能级在一定能量范围内，形成一个连续分布的能量带，称能带，也称容许带。

2）在相邻的容许带之间可能出现不容许能级存在的能隙，称为禁带。科技论文，固体能带性质。

3）自由原子中电子能级越高，对应能带越宽。

2.2 金属，半导体，绝缘体的能带特征

在晶体周期场中运动的个电子，他们的基态可以用类似的办法讨论，这时但电子能级用表示，分成一系列能带， 一般不具有简单的自由电子的形式。个电子填充这些能级中最低的个，有两类填充情况：

1）电子恰好填满最低的一系列能带，再高的各带全部都是空的，最高的满带称为价带，最低的空带称为导带，价带最高能级（价带顶）与导带最低能级（导带底）之间的能量范围称为带隙。这种情况对应绝缘体和半导体。带隙宽度大的（例如约）为绝缘体，带隙宽度小的（例如约）为半导体。

2） 除去完全被电子充满的一系列能带外，还有只是部分地被电子填充的能带，后者常被称为导带。这时最高占据能级为费米能级，它位于一个或几个能带的能量范围之内。在每一个部分占据的能带中，空间都有一个占有电子与不占电子区域的分界面，所有这些表面的集合就是费米面。这种情况对应金属导体。

2.3 能带的周期性和反演对称性

1） 周期性：

其中 是一维情况的倒格矢， 为一个布里渊区涉及的范围。这里我们只作粗略的证明：在点的布洛赫函数可以写为：

（1）

其中 ：

=（2）

注意 （1）式的方括弧内的因子具有正格子之间的平移格矢不变性

令

（3）

（4）

利用 和（2）式很容易证明

=（5）

（2）式中方括弧内因子与表示的 具有同一个布拉菲格子的平移不变性，这样，平移对称操作不会改变可观察量 的大小，所以相差为倒格矢的两个 态的全部本征函数和能量本征值的集合应是全同的，这样，只要在各布里渊区按能连从低到高次序重新标号，有下式成立：

（6）

（7）

2） 反演对称性 ：

（8）

证明： 态的薛定谔方程

（9）

（10）

由布洛赫定理：取上式复共轭：

（11）

态的薛定谔方程：

（12）

将（11）和（12）重新整理：

（13）

（14）

方程 （13）和（14）中的哈密顿量是完全相同的，它们唯一地确定了一组能量本征值的集合。适当选取（13）和（14）方程的能量本征值的序号，就可以确保：

（15）

（16）

可见，能带具有反演对称性。[2]

2.4能带的三种表示图式[2]

1）扩展能区图式

对于能量最低的能带，在第一布里渊区内变动。科技论文，固体能带性质。对于能量次低的能带，在第二布里渊区内。依次类推，是的单值函数，不同的能带画出在不同的布里渊区内。

如图1（a）所示。

2）周期能区图式

由于，所以图1 （a）中的任意一条能谱曲线可以通过平移倒格矢从一个布里渊区移到其它布里渊区。在每个布里渊区内表示出所有能带，构成空间内的完整图象，如图1（c）所示。

3）简约能区图式

把图1（a）中所示的所有能谱曲线通过平移倒格矢移入第一布里渊区。这时是的多值函数，对于一个给定的，每个能带都有相应的能量与其对应。限制在第一布里渊区之内。如图1（b）所示。

图1 三种能区图式

3 结束语固体能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。利用固体能带的一些性质，可以更好地分析导体，半导体，绝缘体。

关键词: 布里渊区，薛定谔方程.

1引言固体能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。固体能带性质可以区别固体为何分为导体，半导体，绝缘体；可以了解半导体导电机理。[1]

2 能带论的主要结论2.1 能带及其一般性质

在晶体中，原来的简并能级即自由原子中的能级分裂为许多和原来能级很接近的能级，形成能带。

电子在单一方势阱中运动，能级是分立的；电子在周期性势阱中运动，每一能级变为一能带。

1）分裂的新能级在一定能量范围内，形成一个连续分布的能量带，称能带，也称容许带。

2）在相邻的容许带之间可能出现不容许能级存在的能隙，称为禁带。

3）自由原子中电子能级越高，对应能带越宽。

2.2 金属，半导体，绝缘体的能带特征

在晶体周期场中运动的个电子，他们的基态可以用类似的办法讨论，这时但电子能级用表示，分成一系列能带， 一般不具有简单的自由电子的形式。个电子填充这些能级中最低的个，有两类填充情况：

1）电子恰好填满最低的一系列能带，再高的各带全部都是空的，最高的满带称为价带，最低的空带称为导带，价带最高能级（价带顶）与导带最低能级（导带底）之间的能量范围称为带隙。科技论文，固体能带性质。这种情况对应绝缘体和半导体。带隙宽度大的（例如约）为绝缘体，带隙宽度小的（例如约）为半导体。

2） 除去完全被电子充满的一系列能带外，还有只是部分地被电子填充的能带，后者常被称为导带。这时最高占据能级为费米能级，它位于一个或几个能带的能量范围之内。在每一个部分占据的能带中，空间都有一个占有电子与不占电子区域的分界面，所有这些表面的集合就是费米面。这种情况对应金属导体。

2.3 能带的周期性和反演对称性

1） 周期性：

其中 是一维情况的倒格矢， 为一个布里渊区涉及的范围。这里我们只作粗略的证明：在点的布洛赫函数可以写为：

（1）

其中 ：

=（2）

注意 （1）式的方括弧内的因子具有正格子之间的平移格矢不变性

令

（3）

（4）

利用 和（2）式很容易证明

=（5）

（2）式中方括弧内因子与表示的 具有同一个布拉菲格子的平移不变性，这样，平移对称操作不会改变可观察量 的大小，所以相差为倒格矢的两个 态的全部本征函数和能量本征值的集合应是全同的，这样，只要在各布里渊区按能连从低到高次序重新标号，有下式成立：

（6）

（7）

2） 反演对称性 ：

（8）

证明： 态的薛定谔方程

（9）

（10）

由布洛赫定理：取上式复共轭：

（11）

态的薛定谔方程：

（12）

将（11）和（12）重新整理：

（13）

（14）

方程 （13）和（14）中的哈密顿量是完全相同的，它们唯一地确定了一组能量本征值的集合。适当选取（13）和（14）方程的能量本征值的序号，就可以确保：

（15）

（16）

可见，能带具有反演对称性。[2]

2.4能带的三种表示图式[2]

1）扩展能区图式

对于能量最低的能带，在第一布里渊区内变动。对于能量次低的能带，在第二布里渊区内。科技论文，固体能带性质。依次类推，是的单值函数，不同的能带画出在不同的布里渊区内。

如图1（a）所示。

2）周期能区图式

由于，所以图1 （a）中的任意一条能谱曲线可以通过平移倒格矢从一个布里渊区移到其它布里渊区。在每个布里渊区内表示出所有能带，构成空间内的完整图象，如图1（c）所示。

3）简约能区图式

把图1（a）中所示的所有能谱曲线通过平移倒格矢移入第一布里渊区。这时是的多值函数，对于一个给定的，每个能带都有相应的能量与其对应。限制在第一布里渊区之内。科技论文，固体能带性质。如图1（b）所示。科技论文，固体能带性质。

图1 三种能区图式

3 结束语固体能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。利用固体能带的一些性质，可以更好地分析导体，半导体，绝缘体。

参考文献

[1]黄昆,韩汝琦.固体物理学[M].北京：高等教育出版社,1988.

[2]顾秉林,王喜坤.固体物理学[M].北京：清华大学出版社,1989.

第8篇：半导体与导体的区别范文

写在前面的话： LED产业的社会营销，潘建根先生在前不久CSA举办的一次国际论坛上抛出了这样的一个观点，笔者深有同感，借“世博”的契机，与大家分享这一话题。虽然LED社会营销不是某家企业的责任，但绝对是每家企业的利益，如何续写“世博”之后的产业辉煌?让我们共同建言献策。 “世博灯光秀”点燃LED产业社会营销激情 5月1日晚，万众瞩目中上海世博会揭开神秘面纱，开幕式下半场的三大秀场——“灯光秀、焰火秀、喷泉秀”将整个开幕式推向高潮，华彩上海、梦幻浦江，此一刻又圆了一个东方大国的百年梦想。 而这仅仅只是个开始，在2010上海世博园区夜景照明总体规划与设计负责人郝洛西教授(现为同济大学建筑与城市规划学院教授)眼里，世博园区宛似一位“双面佳人”——白天的园区，庄重典雅;晚上的园区，异常璀璨。 作为世博园的核心区域，包括世博轴、中国馆、世博中心、主题馆和世博文化中心在内的“一轴四馆”，同样是夜景灯光设计所要重点表现的对象。 “一轴四馆”中，大面积运用的LED技术替代了传统照明工具，由此大大降低了照明能耗，突破了传统光源的照明局限，带来了一场视觉盛宴。 事实上，早在2008年，郝洛西教授接手为世博园区规划夜景照明时，就制定了总体设计理念——呈现给世人的夜世博，必须高效节能，并同时展现上海景观艺术照明的特点。 这位曾经给杭州西湖夜景定下主基调的女设计师，此次为世博园区化了一个十分具有层次感的“晚妆”——园区按亮度共分为5个等级，其中，庆典广场世博轴、中心场馆等标志性建筑的场馆和园区出入口、轨道站点等人流密集的地区为最亮的一级照明区;综合广场、活动绿地、高架步道为二级照明区;城市最佳实践区为三级照明区，而停车场、世博园区外的主干道以及园区内的支路等亮度设置较低，分别定义为四级和五级照明区。 因为接近居民区的区域，若使用彩色动态光，不仅会影响居民夜间的正常休息，同时也会造成光污染。在不同的区域，设定不同的亮度，配合使用不同的灯具种类，在光影世界里实现“明暗疏密总相宜”的理想效果。 据介绍，世博园区夜景照明规划主要呈现五大方面特点： 在策略方面，是使世博会成为高效节能的城市照明示范; 在文化方面，形成世博园区历史遗迹的生态保护型照明模式; 在技术层面，使世博会第一次大规模地集成应用半导体照明技术; 在人文层面，通过灯光艺术与人的互动体验，享受照明科技所带来的创意生活; 在产业方面，促成对“中国制造”产品的最大化应用。 国内“LED产业社会营销”历程回顾 读完这一大段关于“夜世博”照明设计的文字，一定有很多人心潮起伏、热血澎湃了，特别是大批从事LED产业的人们。的确，谈到“夜世博”的灯光，LED光源确实功不可没，见诸各大网站报端并不奇怪，甚至央视名嘴白岩松都能“喷”出“LED”的词汇，可见当今“LED”的名气已非昔日。 然而，回顾LED产业在国内7年(2003年—2010)的发展历程，取得今天的社会知名度和关注度，“LED产业社会营销”的作用不可忽视。 2003年，当半导体照明(LED)作为一个“有前景的科技攻关项目”进入前期论证阶段的时候，知道“LED”的人可谓寥寥无几。当时的实际情况是：已经有一些企业在做着和LED有关的各种中低端产品，并在市场上销售，但大家并不知道如何让自己的产品更有附加值，更加容易销售。 2011年，一批有战略眼光的企业家和科技工作者，围绕“半导体照明”科技攻关项目自发成立了“国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)”，利用集体的智慧和力量做科技研发的同时，扩大着产业的知名度。 2005年，更多相关的企业和科研机构找到了“组织”，大家自愿自发的结伴而行。 2012-2007年，“半导体照明”首度纳入国家十一五“86

第9篇：半导体与导体的区别范文

快速工业化进程增大了对模拟产品的需求，根据权威机构的统计，亚太地区尤其是中国大陆，已经成为全球对模拟产品需求增长最快的地区。市场分析公司Databeans对全球工业半导体市场的调查报告显示，2004年全球工业半导体市场销售额为200亿美元，该市场中的最大领域是工业控制，约占32％的份额。其它领域还包括测试与测量占23％；军用／航空占11％；医疗占10％；其它产品约占24％。模拟IC在工业半导体中占有最大份额，约为18％，目前市场对于模拟电源和专用元件的需求特别旺盛。

美国国家半导体亚太区电源管理产品市场总监黄汉基先生认为，根据Databeans的市场调查数据显示，工业用模拟芯片产品市场正不断高速增长，其中以模拟电源管理产品的增长为最快。工业产品市场是美国国家半导体极为重视的市场之一，因此我们特别提供各种全方位的电源管理及信号路径解决方案，以满足这个市场的需求。

工业半导体应用一般主要分布在几个方面，工业过程控制(IPC)、工业自动化、建筑控制、自动售货机(POS)、测试测量、医疗和安防设备等等。对于多数工业应用，一方面需要非常高的精密度，如对微弱信号的检测和处理等等；第二很多场合需要要求极高的省电功能，如需要永久加电的监控设备等等；第三是要需要满足极其严酷的工作条件要求，如极端工作温度变化等等；第四是比较长的产品生命周期。这些要求对于半导体供应商来说需要提供非常可靠的解决方案。

黄汉基先生认为，工业用模拟集成电路必须性能卓越，才可战胜恶劣的工业环境，执行正常的功能。无论是模拟电源芯片、还是其他产品供应商，第一必须具备可为设备电路提供高负载点电流，而且必须有多个电压可供选择。美国国家半导体的LM274x系列同步控制器以及全球最小巧的LM1771同步控制器是这类应用的理想解决方案。第二可为个别的了业系统提供高压供电。美国国家半导体的LM5000系列高压电源管理芯片最适用于高压工业系统。以3阶段的电源供应仪表为例来说，由于LM5000系列芯片具有高电压及高效率的优点，因此获得许多厂商的青睐，令这系列芯片广泛用于这类仪表之中。第三可为多种不同工业系统提供隔离式的电源转换。美国国家半导体的LM5000系列芯片可以精简现有系统的设计，以及削减系统成本。

在准确度方面，尤其适用于很多人都熟悉的超高频射频识别(UHFRFID)读码器。由于大部分射频识别的标签部属于无源装置，因此标签通过反向散射将信号传送回阅读器时，信号强度很多时会有很大的差异，因为信号强度取决于标签与阅读器之间的距离以及信号在这个范围内所受的干扰。要确保射频识别阅读器具有极高的灵敏度，其中的信号路径必须采用噪音极低的元件。换言之，放大器的输入噪音必须极低，模拟／数字转换器的有效位数(ENOB)必须极高，而锁相环路的抖动(即相位噪音)必须极低。美国国家半导体因应这几方面的要求，特别为这类信号路径提供一个理想的低噪音解决方案。以美国国家半导体的LMH6624／LMH6626高速运算放大器为例来说，这两款放大器的输入噪音低至只有0．92nV／√Hz，是目前性能最卓越的低噪音放大器。此外，美国国家半导体LMX2531芯片的相位噪音也低于同级产品。

至于更先进精密的射频识别系统，例如运送昂贵食品或药物所采用的包裹追踪系统，便可能需要采用有源的射频识别标签(含电池)，因为外在的环境情况如温度和湿度都必须一一记录在标签的存储器内(即数据登录)。对于设计标签的工程师来说，如何延长电池寿命是一项艰巨的工作。其中一个办法是将核心芯片置于有源标签之内，而核心芯片会长期处于备用模式之中，以便节省能源，有需要时才将之唤醒，但唤醒电路的功耗必须极低。虽然美国国家半导体并非生产标签核心芯片的厂商，但我们可为上述唤醒系统提供各种性能卓越的芯片，例如，1uA 以下的LPV511运算放大器及luA以下的LPV7215比较器。

在针对工业系统、汽车电子系统和医疗设备等应用方面，美同国家半导体开发的VIP50工艺是该公司专有的全新绝缘硅(SOI)BiCMOS工艺技术，最适用于生产放大器芯片，目前已有多款采用VIP50工艺技术制造的放大器芯片产品。这种工艺技术有多个优点，比传统的双极或CMOS工艺技术优胜。双极元件内含的都是高速垂直NPN及PNP晶体管。BiCMOS工艺若添加垂直PNP晶体管，便可为放大器加设高度平衡的输出级，确保放大器可以充分发挥速度／功率比的优势。

采用VIP50工艺技术制造的电路内部的不同部分都装设于加设了绝缘硅(S01)的圆片之上，然后以沟道互相隔离。这种隔离设计可将电路内部产生的寄生电容减至最少，使放大器的速度／功率比可以进一步提升至世界级的先进水平。VIP50工艺技术的隔离设计还有另一优点，那就是即使信号电压高于正极供电电压及负极输入电压，放大器芯片仍可处理相关的信号。此外，由于不会出现漏电情况，因此即使在极高温度之下操作，也不会对放大器的性能产生任何不利的影响，令这类放大器芯片的应用范围可以扩大至上业应用及汽车电子系统。