半导体概念范文

导语：如何才能写好一篇半导体概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】版式设计 教学 整体原则

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2009）02－0091－02

版式设计是设计师必不可少的专业基础知识，版面设计的好坏直接影响平面设计的质量，所以提高对版面的修养及对版面各种形式语言的探索研究，将有助于更好地掌握设计语言及设计素质的协调发展，有利于学生创新能力的培养。高职艺术设计专业的版式设计课程是该专业的重点课程，通过学习使学生能够了解版面设计在平面设计中的重要性。理解版面设计是将多种视觉传达元素，按照审美法则和人们的视觉经验进行编排组构的一种视觉表达形式。课程要求学生，掌握版面设计的方法和设计程序，以提高灵活运用各种表现手法设计版面的能力。本课程的重点是在案例教学中，培养学生整体把握版式设计中文字、图形、色彩三要素的构成关系，通过课题设计理解黑、白、灰整体分区概念；点、线、面在版式设计中的运用；各种设计原则及表现。

在版式设计课程的学习中，学生容易关注版式设计中的一些细节，诸如变体字的造型、文字绕图编排、图形的特效、过多变化的色彩等，忽略了版面的整体构成，而这却是版式设计最先应该建立的概念，所以在版式设计的课程教学中如何使学生建立设计的整体观应该是教学的主要目的，而这些又必须贯彻在教学中，我们尝试让学生将编排元素抽象为点、线、面，运用黑、白、灰的构成原理进行整体布局；要求对优秀版式设计的形式语言进行分析；在具体教学环节的实施中强调设计原则的把握，成为版式设计课程教学的重点所在。

一、版式设计中的整体概念

“整体”是版式设计的前提，好的版式设计，最终目的是使版面具有条理性，更好的突出主题，达到最佳的诉求效果。如何帮助学生在版式设计中建立整体概念，我们应从以下两方面来引导学生：

1．建立信息等级，以明确的主次关系传递设计主题。

素描可以通过明暗关系来强调画面的主次；色彩也能通过冷暖色调的对比来表现空间与光影，突出对主体的烘托。版式设计中，我们同样把主次关系放在首位，从而提示阅读者哪些是重要的信息，在哪里能获得重要的信息。面对纷乱繁杂的信息，版面设计就是要从混乱和随意中找到条理，给阅读者提供明确阅读点。成功的版面设计应该使阅读者知道哪个信息最重要，应按什么顺序来阅读从而知晓所要表达的主题，这种依信息主次的设计，称为信息等级编排。即使在似乎偏爱表面视觉混乱的当代设计作品中，设计师也会运用信息等级编排使观众理解所要传递的主题，便于读者可以很轻松地理解。

（1）信息等级的建立

在具体设计前，围绕主题，对文本信息进行认真分析和提练，将文本中相互关联的内容归为一类，依信息主次建立起信息等级，编写出“设计大纲”。例如，将一级标题、二级标题、三级标题、正文等进行树状排列，这样便于设计时对各级标题及正文的字号、字型、色彩进行总体的把握。信息级别的寻找通常以三到四个级别为宜，过多会造成另一种混乱。事实上，“设计大纲”一旦编写完成，明确的分区也就自然建立起来。

（2）表现元素的选择

构成版式设计的标题、正文、图形是版式中的可见元素、或称正形；不可见的元素是空白空间，又称负形。在对文本信息进行分类的前提下，选择可见元素中适合传递主要信息的最佳元素，比如图片或标题字等，在选择时必须要随时想到元素中哪些典型的方面或部分能够集中地提示信息自身。只有通过对文本信息的具体分析，才能在设计中以独特和精确的形式表现主题，使信息传递达到清晰连贯而不至于本末倒置。整体概念就是建立在主题思想的单纯而突出的表达之中。

（3）将编排元素抽象化，用以研究黑、白、灰的整体布局。

抽象，就是大脑在完全超脱了具体事物的形象或完全不受它们约束的情况下所进行的组织活动。抽象的形便于我们抛开细枝末节从整体上去把握各编排元素间的构成关系，同时也便于我们运用平面构成中黑、白、灰的构成原理来分析版式中的整体布局。我们在作品分析中，强调将作为正形的编排元素与作为负形的空白空间在视觉上看成一个整体，将其统一归纳为黑、白、灰三种空间层次关系。通过黑、白、灰的明度对比，使主题元素更加突出，各编排元素之间建立起先后顺序，使信息层次更加分明，在教学中以平面构成的原理来引导学生把握正负形之间的整体关系。

2．简洁的图形构成版式的整体感

整体而不杂乱的版式设计取决于三个方面：其一，编排元素所形成的外轮廓形；其二分区所形成的外轮廓形；其三，空白空间所形成的负形。形与形之间只有具备简洁的外观才能使版式呈现出整体的视觉效果。

设计中的简洁不等于简单。“简单”，主要是从量的角度去考虑。它是指某一个式样中只包含着很少几个成分，而且成分与成分之间的关系很简单。如果用这种简单的形式传达一种简单的信息，肯定会产生出简单的结果，在设计中，只能导致某种厌倦感和单调感。“简洁”在设计中具有与“简单”相对立的另一种含义。好的版式设计是把丰富的意义和多样化的形式巧妙地组织在一个统一的结构中。在这个整体的结构中，所有的细节不仅各得其所，而且各有分工。任何简洁的形式最终都要传达出一种远远超出形式自身的意义，让读者有回味的余地。

构成简洁的方法有以下几种：

（1）使图形具有对称和规则的轮廓线

根据平面构成的原理，左右对称的形较之左右不对称的形容易成为图，同时形的轮廓线越单纯越易成为图。在版式设计时，我们要习惯于将编排元素抽象化，将它们归纳为一定的抽象图形，并使形的外轮廓呈现出对称性和单纯性。

（2）整体形应具有单纯性

版式设计是由各编排元素的抽象形共同构成的整体结构，这个整体结构也同样呈现出形的特征，只有当整体形的简洁程度比各个组成部分的形的简洁程度高，版式就显得简洁，整体就愈显得统一。但是，如果各个组成部分的形的简洁程度比整体的简洁程度高，那么，这些部分形就会从整体中独立出来，从而破坏整体形的简洁性。

（3）空白空间应具有形的性质

版式中的空白空间是提供视觉休息的地方，位于图形与文字之后，但它不仅仅是作为设计的背景而存在，空白空间决定版式设计的整体效果，它是一种实实在在的形状，与其它编排元素共同构成版面中虚与实错综复杂的空间层次。空白空间“形”的性质越明确、形状越有规律，衬托出其它编排元素相互间的构成就越整体。因此，空白空间应该被和谐、均匀地用在设计中，而不是被四分五裂的分割。设计过程中，要经常审视负形呈现出的整体形状。

二、通过版式的语言分析建立整体概念

如何在版式设计中进行信息等级的处理以建立整体概念？如何将抽象化了的编排元素以研究黑、白、灰的整体布局呢？我们尝试从优秀版式设计作品的分析入手，导入课程内容。

1．版式设计中，信息等级处理是成功设计的关键。

2．理解黑、白、灰关系在建立版式整体概念中的作用。

在分析作品中黑、白、灰关系时，首先要分析哪些是不变因素，哪些是可变因素。编排元素中，图片是由摄影师提供给版式设计师的作品，通常为不可变的元素，因此，在有图片的编排中，首先要分析图片的明度关系，由此决定其他编排元素在版式中的明度关系，完成版式整体的黑、白、灰布局。

纯文本信息包含标题字、副标题、引文、说明文、正文几部分，是用来构成画面黑、白、灰关系的主要编排元素。标题区的明度关系可以通过字型、大小、粗细、色彩来表现；正文区可以通过字号、字型、字间间距、行间间距的不同选择来表现灰度层次，这些可变元素的灵活变化，营造出版面的美感和空间感。

某种程度上，平面设计就是形状的安排和组织，通过分析作品来建立整体观，必须在脑中抛开标题、文字、视觉资料和其他元素的含义，抽象的去看待它们，通过将编排元素归纳成几何形，便于分析形与形之间黑、白、灰的构成关系，领悟如何将编排元素进行整体设计的思路。因此，分析一件设计作品，一定要从“整体”入手。

优秀的版式设计往往是将各种编排元素融为一体，以整体的形式与张力传递出视觉信息，从而突出作品的原创主题，使之更具有艺术感染力。我院艺术设计专业版式设计课把培养学生整体把握版式设计中文字、图形、色彩三要素的构成关系作为课程的重点，难点是把握具体设计内容与形式表现之间的关系，譬如，文字与文字、文字与图形之间整体与局部的构成关系。根据以上重、难点，我们在教学内容上做了细心的斟酌和筛选，以求有效的培养学生在版式设计中的整体意识。

参考文献

1 曾 强.版式设计教程.西南师范大学出版社，2006

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关键词：半导体，超晶格，集成电路，电子器件

 

1.半导体材料的概念与特性

当今，以半导体材料为芯片的各种产品普遍进入人们的生活，如电视机，电子计算机，电子表，半导体收音机等都已经成为我们日常所不可缺少的家用电器。半导体材料为什么在今天拥有如此巨大的作用，这需要我们从了解半导体材料的概念和特性开始。

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质，在某些情形下具有导体的性质。半导体材料广泛的应用源于它们独特的性质。首先，一般的半导体材料的电导率随温度的升高迅速增大，各种热敏电阻的开发就是利用了这个特性；其次，杂质参入对半导体的性质起着决定性的作用，它们可使半导体的特性多样化，使得PN结形成，进而制作出各种二极管和三极管；再次，半导体的电学性质会因光照引起变化，光敏电阻随之诞生；一些半导体具有较强的温差效应，可以利用它制作半导体制冷器等；半导体基片可以实现元器件集中制作在一个芯片上，于是产生了各种规模的集成电路。这种种特性使得半导体获得各种各样的用途，在科技的发展和人们的生活中都起到十分重要的作用。

2.半导体材料的发展历程

半导体材料从发现到发展，从使用到创新，也拥有着一段长久的历史。在20世纪初期，就曾出现过点接触矿石检波器。1930年，氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用，使半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成，成为半导体的研究得到重大突破。50年代末，薄膜生长技术的开发和集成电路的发明，使得微电子技术得到进一步发展。60年代，砷化镓材料制成半导体激光器，固溶体半导体材料在红外线方面的研究发展，半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研究成功，使得半导体器件的设计与制造从“杂志工程”发展到“能带工程”，将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展，砷化镓和磷化铟等半导体材料得成为焦点，用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件等；近些年，新型半导体材料的研究得到突破，以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出其超强优越性，被称为IT产业新的发动机。

3.各类半导体材料的介绍与应用

半导体材料多种多样，要对其进一步的学习，我们需要从不同的类别来认识和探究。通常半导体材料分为：元素半导体、化合物半导体、固溶体半导体、非晶半导体、有机半导体、超晶格半导体材料。不同的半导体材料拥有着独自的特点，在它们适用的领域都起到重要的作用。

3.1元素半导体材料

元素半导体材料是指由单一元素构成的具有半导体性质的材料，分布于元素周期表三至五族元素之中，以硅和锗为典型。硅在在地壳中的含量较为丰富，约占25%，仅次于氧气。硅在当前的应用相当广泛，它不仅是半导体集成电路、半导体器件和硅太阳能电池的基础材料，而且用半导体制作的电子器件和产品已经大范围的进入到人们的生活，人们的家用电器中所用到的电子器件80%以上元件都离不开硅材料。锗是稀有元素，地壳中的含量较少，由于锗的特有性质，使得它的应用主要集中于制作各种二极管，三极管等。而以锗制作的其他器件如探测器，也具备着许多的优点，广泛的应用于多个领域。

3.2化合物半导体材料

通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体，即是指由两种或两种以上元素确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构的半导体性质。化合物半导体材料种类繁多，按元素在元素周期表族来分类，分为三五族（如砷化镓、磷化铟等），二六族（如硒化锌），四四族（如碳化硅）等。如今化合物半导体材料已经在太阳能电池、光电器件、超高速器件、微波等领域占据重要的位置，且不同种类具有不同的性质，也得到不同的应用。。

3.3固溶体半导体材料

固溶体半导体材料是某些元素半导体或者化合物半导体相互溶解而形成的一种具有半导体性质的固态溶液材料，又称为混晶体半导体或者合金半导体。随着每种成分在固溶体中所占百分比（X值）在一定范围内连续地改变，固溶体半导体材料的各种性质（尤其是禁带宽度）将会连续地改变，但这种变化不会引起原来半导体材料的晶格发生变化.利用固溶体半导体这种特性可以得到多种性能的材料。

3.4非晶半导体材料

非晶半导体材料是具有半导体特性的非晶体组成的材料，如α-硅、α-锗、α-砷化镓、α-硫化砷、α-硒等。。这类材料，原子排列短程有序，长程无序，又称无定形半导体，部分称作玻璃半导体。非晶半导体按键合力的性质分为共价键非晶半导体和离子键非晶半导体两类，可用液相快冷方法和真空蒸发或溅射的方法制备。在工业上，非晶半导体材料主要用于制备像传感器、太阳能电池薄膜晶体管等非晶半导体器件。

3.5有机半导体材料

有机半导体是导电能力介于金属和绝缘体之间，具有热激活电导率且电导率在10-10～100S·cm的负一次方范围内的有机物，如萘蒽、聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物等.其中聚丙烯腈等有机高分子半导体又称塑料半导体。有机半导体可分为有机物、聚合物和给体-受体络合物三类。相比于硅电子产品，有机半导体芯片等产品的生产能力较差，但是拥有加工处理更方便、结实耐用、成本低廉的独特优点。目前，有机半导体材料及器件已广泛应用于手机，笔记本电脑，数码相机，有机太阳能电池等方面。

3.6超晶格微结构半导体材料

超晶格微结构半导体材料是指按所需特性设计的能带结构，用分子束外延或金属有机化学气相沉积等超薄层生产技术制造出来的具有各种特异性能的超薄膜多层结构材料。由于载流子在超晶格微结构半导体中的特殊运动，使得其出现许多新的物理特性并以此开发了新一代半导体技术。。当前，对超晶格微结构半导体材料的研究和应用依然在研究之中，它的发展将不断推动许多领域的提高和进步。

4.半导体材料的发展方向

随着信息技术的快速发展和各种电子器件、产品等要求不断的提高，半导体材料在未来的发展中依然起着重要的作用。在经过以Si、GaAs为代表的第一代、第二代半导体材料发展历程后，第三代半导体材料的成为了当前的研究热点。我们应当在兼顾第一代和第二代半导体发展的同时，加速发展第三代半导体材料。目前的半导体材料整体朝着高完整性、高均匀性、大尺寸、薄膜化、集成化、多功能化方向迈进。随着微电子时代向光电子时代逐渐过渡，我们需要进一步提高半导体技术和产业的研究，开创出半导体材料的新领域。相信不久的将来，通过各种半导体材料的不断探究和应用，我们的科技、产品、生活等方面定能得到巨大的提高和发展！

参考文献

[1]沈能珏,孙同年,余声明,张臣.现代电子材料技术.信息装备的基石[M].北京：国防工业出版社,2002.

[2]靳晓宇.半导体材料的应用与发展研究[J].大众商务,2009,(102).

[3]彭杰.浅析几种半导体材料的应用与发展[J].硅谷, 2008,(10).

[4]半导体技术天地.2ic.cn/html/bbs.html.

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【关键词】微小的间隙 接触电阻 接触电动势 单向导电

1 前言

提起PN结，大家都知道它具有正向导通、反向截止的特性，但PN结为何具有单向导性呢？这个问题就复杂了，现在比较流行的是引入一个“空间电荷区”的概念来解释的，这就需要从PN结的构造说起。

2 PN结的单向导电性

半导体具有掺杂性，P型和N型半导体就是利用在本征半导体也就是纯净的半导体中掺入不同价位的杂质元素而形成的。P型也叫空穴型半导体，它是在硅、锗等4价元素中掺入3价的硼、铝等受主杂质，在其共价键结构中缺少1个电子而形成空穴（见图1）。N型半导体则在硅、锗等4价元素中掺入5价的施主杂质磷、锑等，这时就会在共价键中多出一个电子而形成自由电子（见图2），因此半导体就具有了两种载流子――电子和空穴对。在P型半导体中空穴是多子、电子是少子；N型半导体则相反，电子是多子、空穴是少子。

如果通过光刻和杂质扩散等方法就能将一块半导体分成P型半导体和N型半导体两部分，它们之间就是一个PN结。它是构成半导体器件的基础，其实一个二极管就是一个PN结。那么PN结是怎么具有单向导电性的呢？

通常的说法是在不加外电压时，这个PN结中P区的多子是空穴，N区的多子是电子（通常只考虑多子），因为浓度差，载流子必然向浓度低的方向扩散。在扩散前，P区与N区的正负电荷是相等的，呈电中性。当P区空穴向N区移动时，就在PN结边界处留下了不能移动的负离子，用带蓝圈的负电荷表示； 当N区自由电子向P区移动时， 就在PN结边界处留下了不能移动的正离子，用带红圈的正电荷表示，这样就在空间电荷区内产生了一个内建电场Upn，电场的方向是由N区指向P区的。在扩散作用下随着Upn增大，载流子受到电场力Upn的作用而做漂移运动，它的方向与扩散运动相反，最终使载流子扩散与漂移达到动态平衡，形成了空间电荷区，如图3所示。

当外加正向偏压时，电源E提供大量的空穴和电子，E的电场方向与Upn的电场方向相反，空间电荷区被两种载流子复合而消弱变窄，载流子容易通过扩散加强，呈现低阻状态。

当外加反向偏压时，它的电场方向与Upn的电场方向一致，空间电荷区被增厚变宽，载流子不易通过扩散减弱，呈现高阻状态。此时仅有两侧的少子，也就是N区的空穴和P区的电子在Upn电场力作用下做漂移运动，形成较小的反向饱和电流IS，直至击穿为止，其电流按二极管方程规律变化，这就是PN结的单向导电性原理。

在“空间电荷区”的概念里认为空穴和电子是可以自由移动的， PN结两侧的正负离子是不能移动的，“空间电荷区”的厚度决定了通过PN结电流的大小。但如果把“空间电荷区”看作是一个“微小的间隙”，即把它等效为一个接触电阻，可能就更容易理解，更能反映PN结的单向导电性实质了。我们知道当电源E一定时，电流I的大小主要取决于导线电阻中能够参与导电的载流子的多少，而在整个回路中PN结相对于其它导体原件能够参与导电的载流子最少，也就像一道闸门，它的微小间距也就是它的接触电阻决定了回路主要电流的大小。当PN结间隙小时接触紧密，接触电阻小；当PN结间隙大时接触不紧密，接触电阻大，因此PN结边界处的接触电阻是PN结导电的关键。

那么，PN结边界处的接触电阻又与谁有关呢？我们知道由于掺杂的原因，P区产生的空穴与N区产生的电子一定会相互吸引，它们必然向PN结边界聚集，形成如图4所示的接触电动势Epn。

当没有外加电压时，载流子要想通过PN结，就必须获得足够的能量，因此只有少部分高能的载流子才能够穿过PN结与之复合，不能复合的空穴和电子就形成了一个由P区指向N区的接触电动势，其实质就是一个具有电源性质的接触电动势Epn，它与Upn方向相反。接触电动势Epn的存在是载流子扩散运动的结果。

当外加正向电压时，电源E与接触电动势Epn方向相同，相互叠加。电源正极发出的正电荷与N区的自由电子相互吸引，电源负极发出的负电荷与P区的空穴相互吸引，PN结之间接触更加紧密，它们之间的“微小的间隙”变窄，从而接触电阻减小，PN结对外呈现低阻性。

当外加反向电压时，电源E与接触电动势Epn方向相反，相互抵消。电源负极发出的负电荷与N区的电子相互排斥，电源正极发出的正电荷与P区的空穴相互排斥，PN结之间接触不再紧密，它们之间的“微小的间隙”变宽了，从而接触电阻增大，PN结对外呈现高阻性。

实际上，PN结由于各种材料的不同，它们的正反向电特性也即接触电阻就会不完全对称，这种材料的不对称就造成了PN结正反向电阻值的差异，它会在一定的电压范围内呈现出较为明显的不对称性，也就是PN结的“单向导电性”。

3 总结

以上就是我对PN结单向导电性内部导电的原理分析，但对于“空间电荷区”的概念也有许多不同的理解，尽管关于PN结的那些推倒式也是基于导体内粒子的数学模型建立起来的，但对于那些令人匪夷所思的推倒式还是仁者见仁，智者见智。有人不认同“空穴”的存在，认为它是虚无缥缈的东西，是人为制造的名词。有人认为既然只有半导体含有“电子空穴对”、导体只有自由电子，那金属导线怎么传输空穴呢？只在半导体内部激发再复合吗？还是……等等。尽管更多的人认为半导体中空穴不能移动，只是电子在导电，但这并不能否定空穴的存在，从物理学角度出发，电子应该与空穴是同时存在的，只是空穴就是一个空位，不能移动而已。因此，如果把空间电荷区看作是一个“微小的间隙”，引入一个接触电阻或接触电动势的概念就能很好的解释半导体PN结的单向导电性了。

以上就是我对PN结的单向导电性原理的分析与理解，由于水平有限，难免有认识上的错误，请同志们提出宝贵意见，共同探讨。

参考文献

[1]张肃文主编.低频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]清华大学电子工程、工业自动化系编.晶体管电路[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]谢嘉奎，宣月清，谢洪编.电子线路-线性部分[M].北京：高等教育出版社，2009.

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关键词：半导体光电；研究型；实践；教学探索

中图分类号：G42 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0123-02

近几年来，随着半导体电子产业和光学专业的快速发展，半导体光电正逐渐成为一门新兴的学科。半导体光电技术是集现代半导体技术、电子学技术和光学信息处理技术等学科于一体的综合性学科，要求学生具有扎实的半导体物理、光电子、数学和计算机等基础知识。该学科作为光、机、电、算、材一体的交叉学科，专科课程较多，涉及知识面较广，有其自身的课程特点：既要讲授半导体相关的专业知识，又要补充光电专业的知识，还要加强数理基础理论教学；既要围绕半导体光电专业核心，又要涉足其他专业领域；既要重视教学方法，提高教学质量，又要加强前沿知识的学习和科研，不断更新知识体系，将最新的行业信息灌输给学生。同时，随着近年来固态半导体LED照明技术、半导体激光、太阳能光伏和半导体探测器等高新行业的蓬勃发展，需要大量的具有创新研究能力的技术人才来从事半导体光电材料、器件以及系统的研究和开发。这就需要高校培养具有动手能力强，基础知识扎实，综合分析能力优秀的研究型人才。但是目前高校半导体光电学科的教学普遍停留在理论层面，缺乏实践性内容的提升。因而作为一门实用性很强的专业，应着重加强理论与实践相结合的全面教学，逐步开展研究性课程的教学探索，打破传统的教学理念，以形成学生在课程学习中主动思考探索并重视创新叉研究的积极教学模式，为半导体光电学科建立一个全新的培养方式。

一、理论教学中创设前沿性课题，引导学生进行探究性学习

在传统的教学模式中，专业课程的讲授主要依靠讲解概念、分析原理、推导公式、得出结论。而学生就是按部就班地记笔记、做习题、应付考试。课堂教学效果完全取决于教师的教学经验，最终学生所接受的知识也仅仅停留在课本的层面，这完全达不到迅猛发展的高新的半导体光电学科的培养要求。这就需要教师打破传统的教学理念，开展研究性的教学方式。研究性教学是以学生的探究性学习为基础，教师提出一些创新性的问题，以及与专业相关的一些前沿性科技专题报道，学生在创新性的问题中，借助课本提供的基础理论和教师提供的相关资料，借鉴科学研究的方法，或独立探索、或协作讨论，通过探究学习、合作学习、自主学习等方式最终找到解决问题的方案，甚至提出更具有创新性的思路。因此，在教学过程中，我们应尝试减少课堂讲授时间、增加课堂讨论时间，有意识地提出一些较深层次的问题：如提高太阳能电池的光电转换效率的方法、新型的半导体材料制作光电器件的优异性等，有针对性地组织专题讨论。考核方式以课程设计或者专题论文的形式进行，以培养学生的思考和创新研究能力。此外，要重视阶段性总结和检查工作，培养学生综合素质和能力。教师在注重教学方式改进的同时，也要重视学生学习效果的阶段性检查和总结。传统的课堂教学是以作业为考察标准，这种考察的弊端是给学生提供了抄袭作业的机会，学习效果不佳。因此应考虑采取多元化的检查方式，增加检查手段。可以让学生将多媒体课件与教材和参考书相结合，根据教师在课堂教学中指出的难点和重点，单独总结出学习笔记，并进行定期检查。

二、建立半导体专业与光电专业协同的教学环境

半导体光电从理论上来讲是研究半导体中光子与电子的相互作用、光能与电能相互转换的一门科学，涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础学科；从实践层面来讲，也关联着半导体光电材料、光电探测器、异质结光电器件及其相关系统的研究。因此，在理论上应鼓励教师根据教学情况，编写有针对性的，并且包含基础物理学、半导体电子学、光学和系统设计等具有交叉性理论的教材和讲义，提升学生在半导体光电交叉领域的理论基础。同时需要组织和调动各层次教师，建设教学研究中心。结合老教师的经验和青年教师的创意，共同进行教学改革探索。另外，实现半导体光电学科的教学探索，不仅需要专业教师改进和完善课堂教学措施，提升教学水平和质量，同时也需要专业的半导体光电材料生长、器件制备和检测设备，以及专业设计软件供教学和科研使用。该学科的性质决定了教学的内容不能仅仅局限于理论方面，还需要实验方面的补充和实践，从而可以从软件和硬件双方面实现协同的教学环境。在具体的操作过程中，以光谱分析为例，传统的光谱分析光源采用的是一些气体激光器，我们可以在教学中利用新型的半导体固体激光器来替代传统的气体激光器，将半导体光电器件和光学系统有机结合起来，提供两者协同的新型设备。指导学生在实验中分析新型的光谱系统和传统系统的优劣性，以及如何在现有的基础上改进系统，提高系统的使用性能，在教学中锻炼学生的协同学科的技能性训练。进一步可以引入显微镜成像技术，采用简易的一些光学元器件，在实验室内让学生动手搭建显微成像设备，锻炼学生对光学系统的整体认知能力，并且可以提升传统设备的应用范围。这一系列交叉协同教学实验的建立有利于打破教学和研究的界限，打破学科的界限，突出半导体光电学科的交叉性特点，促进学生知识的全面性掌握，为研究型的教学模式开辟新的途径。

三、建立前沿性半导体光电专业实验教学平台

半导体光电涉及的领域很广泛，单纯的理论教学不能满足学生对于高新的工程应用的直观认识，许多设备和器件只阐述其工作原理，概念比较抽象，学生不易理解。因而需要重视研究型实践教学。在条件允许的情况的，将半导体材料生长和器件制造设备引入课堂，让学生深刻掌握器件的制造流程。同时可以引入先进的光电检测设备，让学生开展一些器件的检测实验，在实验过程中熟悉器件和光电系统的工作原理，可以起到事半功倍的作用。同时还可以让学生在实践中不断思考和探索一些前瞻性的科学研究问题。以半导体LED光电器件为例：由于LED材料和器件制造设备较为精密、价格昂贵、不易获取。在理论课程后，可以引用适当的LED材料生长设备MOCVD的一些生长过程的实物图片和视频，以及半导体器件制备的薄膜沉积、光刻制作和刻蚀工艺的流程图和视频，让学生尽可能地将抽象的理论与具体实践联系起来。此外，购置现成的LED器件和光电检测设备，利用光电测试设备对LED器件开展一些电学和光学性能的检测，在测试过程中让学生对LED光电转换基本原理和不同测试条件对器件光电性能影响的物理机制开展探索性研究。对于阻碍LED发展的一些前沿性难题进行深刻的思考和分析，提出合理的改进和解决方案。基于学科的科研实验条件，我们还可以提出项目教学法，把教学内容通过“实践项目”的形式进行教学，为了能够一个半导体和光电专业相协同的实验平台，可以设置一个系统的实验项目包含多门课程的知识。项目教学是在教师的指导下，将相对独立的教学内容相关的项目交由学生自己处理。信息的收集，方案的设计，项目实施及最终评价报告，都由学生负责完成，学生通过该项目的进行，了解并把握实验制造和检测得整个过程及每一个环节的基本要求，教师在整个过程中主要起引导作用。以此来培养学生的实践性、研究性学习能力，让学生扮演项目研究者的角色，在研究项目情景的刺激下及教师的指导下主动开展探究活动，并在探究过程中掌握知识和学习分析问题、解决问题的方法，从而达到提高分析问题、解决问题能力的目的。这样才具备一门前沿性的学科所应该达到的理想效果。

四、建立专业校企合作基地

半导体光电专业需结合地域经济发展特点，建立专业的校企合作基地。校企合作是高校培养高素质技能型人才的重要模式，是实现高校培养目标的基本途径。以江南大学为例，可以依据无锡当地工业的发展中心，与半导体光电类企业，如无锡尚德太阳能股份有限公司、江苏新广联LED器件制造企业、LED照明企业实益达、万润光子等公司进行深入合作，建立企业实训创新基地及本科生、研究生工作站。定期组织学生去企业进行参观，了解半导体光电类产品的产线制造过程。还可以安排有兴趣的学生在学有余力的同时进入企业进行实习，使学生能够将课堂的理论知识应用到实际的应用生产中，并且可以利用理论知识来解决实际生产中所遇到的一些问题。以实际产线的需求分析为基础，结合理论教学的要求，建立以工作体系为基础的课程内容体系；实施综合化、一体化的课程内容，构建以合作为主题的新型课堂模式，做到教室、实验室和生产车间三者结合的教学场所。最终积累一定的合作经验后，校企可以合作开发教材，聘请行业专家和学校专业教师针对课程的特点，结合课堂基础和生产实践的要求，结合学生在相关企业实训实习的进展，编写出符合高校教学和企业生产需求的新型校企双用教材。

综上所述，要开展研究型半导体光电类课程的教学探索，首先要突破传统的理论教学模式，根据课堂教学需求，改善课堂教学措施，形成有创意、有个性化的课堂特色，旨在培养学生的创新思维能力。

参考文献：

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关键词 半导体物理学 课程探索

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技术的基础是微电子技术，随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础，是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课，其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是，《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点，使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此，本文从课堂教学实践出发，针对目前教学过程中存在的问题与不足，对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。

一、教学内容的设置

重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》，该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点，需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外，我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生，因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程，但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程，学生缺少相应的背景知识。因此，我们在《半导体物理学》课程内容设置上，需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。

从内容上，依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分，前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构，电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布，半导体的导电性与非平衡载流子，在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念；后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析，半导体物理课程对授课教师要求较高，需要教师采用多样化的教学手段，优化整合教学内容，注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合，使学生较好地理解并掌握相关知识。

二、教学方法与教学手段

为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型，需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点，在传统黑板板书基础上，充分利用PPT、Flash等多媒体软件，实物模型等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性，从而达到提高课堂教学质量的目的。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量，改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点，对考核方式作如下尝试：（1）在授课过程中，针对课程的某些重点知识点，设计几个小题目，进行课堂讨论，从而增强学生上课积极性及独立思考能力；（2）学期末提交针对课程总结的课程论文，使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。

《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革，还有待与同仁一道共同努力。

参考文献：

[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育，2012，（13）.

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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

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关键词：半导体；发光；二极管；照明科技；研究

2010年，上海因世界博览会的成功举办被世界各国人士铭记。在上海世界博览会开展阶段，光辉烂漫的夜晚景色是一大特色。这项光荣而艰巨的夜景展示，采用了节约能源、保护生态、绚丽多姿的LED发光二极管。通过调查与研究，整届世界博览会使用了10.3亿粒LED芯片。夜晚景色照明整体设计的负责人指出，LED发光二极管让世界博览会被照亮。本文中将对LED发光二极管的特征以及在具体生活中的运用进行阐述。

一、LED的概念

LED即指发光二极管，是一类半导体发光元件。其将固体半导体芯片当成发光原料，基础结构是一种发光的半导体原料，被堆放在装备引线的支持架上，周围使用环氧树脂封存，从而保护内芯不受损伤。

发光二极管的核心元件是P型半导体与N型半导体构成的晶片，一侧的P型半导体中空穴是核心部件；另一侧的N型半导体通常是电子。在其中存在一类过渡层，叫作P-N结。当正向电流流经电线对晶片形成影响后，电子会被移动到P区域，在P区域内，电子与空穴重合，之后通过光子散发电能，这就是众所周知的LED二极管的原理。

二、半导体发光二极管的特征

LED是半导体部件透过PN结完成光电互换，其具备以下特征：

1.稳定，节约能源，保护生态

发光二极管正向作业电压不大，通常是1.5～3.0伏，作业电流是5～150毫安，所以作业没有太大的风险。伴随科技的日新月异，其逐渐取代了传统的照明设备。当前，LED的光效已攀升到40lm/W，比日光灯高，比荧光灯稍微要小。目前运用的日光灯在运转阶段，会消耗大量的热能，对环境气温的敏感度较强；而荧光灯中有对身体健康有负面影响的汞。而LED照明是节能的、环保的，因此没有这方面的缺陷。

2.使用周期长，反应迅速

通常情况下，日光灯的使用周期大概是1000小时，荧光灯的使用周期是10000小时，LED的使用周期是2万～10万小时。通过对比，孰优孰劣一目了然。此外，LED发光反应迅速，其反应速率能够用纳秒来计算，荧光灯则通常是以毫秒来计算。

三、LED在各行业的运用

1.LED在屏显行业的运用

为了让LED应用更为便利，通常将LED排序为矩阵或笔段，设置为达标尺寸的LED模块；或将2根或10数根LED封装为1根LED集束管。其被当作一类象素，通过将LED模块或集束管依照具体尺寸需求排序为矩阵，并配套专业的屏显电路、直流稳压设备、软件、框架等，就完成了一部LED屏显的安装。

2.LED在背光源行业的运用

LED以计算机、移动设备等小尺寸液晶面板背光源I域完成了普及，利用手机界面、按钮、闪光灯中的LED来照明变得极为普遍。伴随科学技术的进步，移动设备的售价会降低，而一款移动设备平均要使用若干的表贴类LED，这表明移动设备市场需求量庞大。所以，LED在移动设备领域的运用效果一目了然。

另外，在笔记本背光源行业，LED也逐步替代了冷阴极管背光源，成为占据市场份额最多的产品。据可靠消息，通过检测，使用LED取代传统的冷阴极荧光设备，新的笔记本相较于以往的笔记本能够节约电能接近50%，并且不存在对人身体有危害、对生态造成破坏的重金属汞，而LED背光源商品的售价和CCFI背光模块基本持平，是时下最流行的照明设备。

四、结束语

综上所述，LED是一类新照明设备，近年来取得了一定的营销成绩。当然，其在运用层面依然有着技术缺陷，比如光通量不佳，散发的光与天然光依然有区别等。然而，这也无法否定LED照明科技革命带来的影响。

参考文献：

[1]夏大海，杨丽霞.不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究[J].物理化学学报，2014（8）.

[2]张立芳，王飞，俞李斌，等.采用小波分析方法降低可调谐半导体激光吸收光谱技术测量下限的实验研究[J].光谱学与光谱分析，2016，36（6）：1794-1798.

[3]王鸿翔，应鹏展，杨江锋，等.Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能[J].物理学报，2016，65（6）：283-290.

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怡达股份是芯片概念股，公司产品可用于芯片和半导体领域，主要应用于芯片和半导体领域的基材部分，怡达股份是集最小市值芯片，光刻胶，OLED热门概念于一身的股份。

江苏怡达化学股份有限公司是国家火炬计划重点高新技术企业，经营范围包括醇醚、醇醚醋酸酯系列产品的生产；危险化学品经营；醇醚、醇醚醋酸酯系列产品的生产；机动车制动液、汽车发动机冷却液产品的生产、销售；化工产品及原料的销售；化工产品及其生产技术的研究、开发；自营和各类商品及技术的进出口业务；售电业务。江苏怡达化学股份有限公司对外投资10家公司，具有3处分支机构。先后承担了多项国家级、省部级火炬计划项目。

（来源：文章屋网 ）

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作为信息通信技术相关产品的制造大国，中国本土元器件企业虽然普遍起步较晚，但却面临较好的机遇。对于设备制造商来说，本土采购元器件一方面如关税、运输费用等附加成本较低，另一方面，本土元器件企业对小规模定制等采购方式的响应速度较快也较为积极。

在元器件中，最为重要的是两类：新型平板显示器件和高性能集成电路。这两个行业又有一个共同的特点，那就是对资金有较高的要求。因而，上市也是这类企业发展过程中很重要的节点。

液晶面板期待产业复苏

自2008年以来，持续的价格走低已经让面板企业不堪重负，以至今年4月大尺寸液晶面板价格1美元的上涨就能够作为重头新闻出现。

液晶面板价格回升的消息影响最大的就是国内液晶面板的龙头企业京东方了。作为国内生产线最多的液晶面板企业，京东方2011年通过一系列资本运作艰难地实现盈利。2011年，京东方主营业务收入1274141.36万元，浮亏69981.53万元。企业扭亏主要靠460477.51万元的投资收益，其中很大一部分是转让鄂尔多斯市京东方能源投资有限公司股权所获得的。

为了扭亏，京东方在2011年做出了一系列举措，其中，调整公司第五代TFT-LCD生产线产品结构就是举措之一。从2011年中期报告中可以看出，中小尺寸TFT-LCD业务较之大尺寸TFT-LCD业务表现优秀许多。2011年上半年，公司中小尺寸TFT-LCD业务营收为101818万元，毛利率10.00%；而大尺寸TFT-LCD业务营收304857万元，毛利率为-19.56%。全年，公司液晶面板业务毛利率为-7.10%。公司大尺寸业务之所以毛利率较低，一方面是由于公司8.5代线处于产能爬坡期，另一方面，大尺寸液晶面板价格一直在低位徘徊也是重要原因。

与京东方相比，主要经营中小尺寸液晶面板的深天马的境况就好了许多。深天马2011年保持了11.87%的较高毛利率，全年营收达461496.72万元，实现净利润10113.33万元。

2012年上半年，京东方产品结构调整初见成效，一系列新产品的推出也许能够帮助主营业务获得更好表现。例如，4月京东方推出了5.0英寸超高像素显示屏，其分辨率为720×1280，像素密度达到了294PPI，达到了高端智能手机清晰度的最高标准。该类产品的推出将有助于提升公司主营业务毛利率，从而改善公司财务状况。

除了液晶面板之外，我国围绕液晶面板的周边元器件供应能力也在不断提升。例如，除京东方、深天马等具备液晶面板生产能力的企业外，士兰微、三安光电等提供LED背光模组的企业，莱宝高科、长信科技等提供电容式触摸屏技术的企业，乃至初步具备液晶面板用平板玻璃供应能力的彩虹股份也是A股中液晶面板相关企业的重要组成部分。

集成电路须向上做出突破

我国在集成电路技术上属于后来者。不过，作为一个后来者，我国集成电路市场规模的复合增长率可达16%以上，高于全球平均水平。然而，目前我国集成电路产品普遍较为低端，高端集成电路产业仍然处于成长期，多为供电、外设驱动等周边器件，或是提供测试等相关服务。目前在A股上市的企业也大部分属于这一类别。同时，由于国内集成电路企业规模普遍较小，较集中在中小企业板和三板，上市时间也并不长。

2011年，A股上市的一些半导体企业经营状况尚可。以安全芯片类产品为主的国民技术全年实现营业收入57137.62万元，毛利率达到42.63%，实现净利10771.46万元；以功率芯片为主的士兰微2011年实现营收154598.87万元，其中集成电路产品占比达45.21%，毛利率29.86%；在航天航空专用嵌入式芯片领域颇有建树的欧比特2011年度合计营收17808.71万元，毛利率达到38.77%，实现净利3251.17万元。

由于这些半导体企业规模较小，产品较单一，其增长速度并不快。其中，国民技术2011年营收同比下跌了18.71%，士兰微2011年营收同比增长1.84%，欧比特2011年营收同比增长2.03%，均处于较低水平。

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半导体器件的发光现象从原理上来说可以大致分为三种:光致发光,电致发光,阴极射线发光,其中第一种发光形式是当一定数量的光线照射到半导体上面的时候,半导体本身的电子和空穴吸收了光的能量而发光的现象。第二种发光形式是当在半导体器件上施加正向电压的时候,电子和空穴由于得到了能量而运动,进而激发了发光现象。

阴极射线发光是当某些射线照射到半导体上面的时候,半导体的载流子吸收了能量,进而产生复合发光的发光现象。

LED本身也属于半导体器件,LED的自发性发光是由于电子和空穴之间的复合运动而产生的。它的发光原理是基于电致发光的发光原理,而没有采用与传统光源诸如白炽灯,节能灯等相似的发光原理。LED最重要的部分是P-N结-个由N型半导体和P型半导体组成,并且在P型半导体和N型半导体之间形成一层薄薄的真空耗尽层。P-N结的发光过程大体上可以分为三个过程:其处于正向电压下的载流子注入,复合辐射的方式,光能传输。体积非常小的半导体晶体全部被封装在干净的环氧树脂之中,当其中的电子途径晶片的时候,电子游离到空穴区并和它们复合,此时,空穴和电子同时消失并出现光子。电子与空穴由于复合运动产生的光子的能量与电子和空穴二者本身是成正比的。然而复合运动所产生的光子的能量同时又是和光子所产生的光的颜色是一一对应的,一般来讲,在可见光的频谱范围之内,不同频率的光谱所携带的能量是不同的。紫色光,蓝色光所带有的能量在通常的情况下是最多的,而红色光,桔色光所带有的能量往往是最少的。正是由于不同的材料之间带隙的差别,才造成了不同的材料可以发出不同颜色的光的现象。

2 大功率LED照明灯具成像光学

LED作为一种新型的固态冷光源,具有体积小,寿命长,发光效率高,节能环保等优点。大功率LED照明灯具广阔的市场前景引发了对于LED应用的研究,特别是在大功率照明应用方面,但是由于LED芯片发出的光呈Lambertian分布,这样的光场分布如果不经过二次光学设计而直接应用到实际的大功率照明中应用的话,将会造成严重的光浪费,LED二次光学设计问题成了限制LED在照明应用方面进一步推广的主要问题。传统的照明设计方法不能进行错误预估的缺点,采用了将非成像光学理论,照明设计软件和计算机编程相结合的方法来进行大功率LED照明灯具的二次光学设计,根据非成像光学中经典的光学扩展度守恒以及边缘光线原理,得到透镜的曲面方程,然后利用Matlab编程计算出自由曲面透镜的离散点,进行三维建模,并在Tracepro中进行仿真验证了设计的正确性。而LED的基本封装结构是将一块结构是电致发光的半导体模块封装在环氧树脂之中,通过引脚作为正负电极起到支撑的作用,LED结构主要由支架,银胶,晶片,金线,环氧树脂五种物料组成,一个已经封装好的大功率LED灯珠的结构如图1所示:

大功率LED照明灯具成像光学在成像光学设计中,光学系统是作为主要的成像工具,主要通过几何光线的概念来研究光线传播的规律,对于光线传播中能量的传递产生的变化缺乏相应的研究,然而非成像光学则与成像光学是不同的,其从物理学的角度认为,光线在传播的过程之中携带着相应的辐射能,那么光线传播的方向也就是所对应的辐射能的传播方向。因此,当从研究能量变化的角度出发,光学系统本身也是传递对应的辐射能量的介质,光线的传播过程本身也就是是对应的能量的传输过程,非成像光学理论主要从这种能量传播的规律的角度对整个光学系统进行研究。非成像光学理论应用的主要目的是研究整个照明系统,但是这个照明系统本身是对光线传播过程中的光能的传递起到一种控制作用,而不是类似于成像光学理论中起到成像的作用,但是成像问题并不能被排除在非成像设计之外,非成像光学理论是主要是为了解决两大类问题而产生的,一类是如何使所传递的能量最大化,另一类是如何在目标平面上得到符合照明要求的照度分布,此两个问题在通用照明领域通常被称作集光和照明。聚光器通常可以分为两类,一类称为三维聚光器,另一类是二维聚光器,二维聚光器又可称为线性聚光器,线性聚光器的汇聚比通常用横断面上的输入与输出尺寸的比值表示。对于二维聚光器和三维聚光器(具有轴对称特性)来说,可以求得c的最大值,假设输入和输出媒介都有相同的折射率,当圆形光源在无穷远处以iθ的发散角发射光线。当通过光学系统的时候,汇聚比的最大值maxC达到21/siniθ,当出射光的角度和出射面汇聚成像二次配光。光学扩展量具有一定的物理意义:光学扩展量可以用来评价光学元件对于整个光学系统的能量利用率的影响,也可以用来描述光束本身的特性,对于具体的光学元件而言,光学扩展量则代表了光学元件对于光束的收束能力,利用光学扩展量的概念,可以判断出照明系统和成像系统的匹配程度。

3 大功率LED照明灯具透镜模型

对于理想的光学系统而言,当不考虑反射,折射,散射等损失的情况下,则光束经过该光学系统之后光学扩展度守恒,在非成像光学设计之中,这是在设计过程之中需要考虑的一个非常重要的因素,要从两个方面来讲,对于光源来说,光学扩展度越小越好,然而对于光学元件来说,情况却恰恰相反,光学扩展度对于光学元件而言应该是越大越好,当然光学扩展度也并不是越大越好的,因为随着光学扩展度的增加并不一定能为整个光学系统带来相同程度的能量效率的提高,反而会引起光学系统设计复杂度和生产成本的大幅度提升,因此当进行非成像光学系统设计的时候,应该合理的利用光学扩展度这个概念,控制光线的走势,实现光学扩展度的守恒,以便获得理想的光能利用率并且满足照明均匀性指标的要求将该曲线绕旋转一周即可得到透镜实体模型,大功率LED照明灯具透镜模型的外表面即为所求的自由曲面如图2所示:

4 大功率LED散热器的设计

大功率LED照明灯具的传热是物质在温度差作用下所发生的热量传递过程,无论在一个物体内部或者一些物体之间,只要存在温差,热量就将以某一种或某几种方式自发地从高温处传向低温处。热量传递有三种基本方式:热传导(导热)、热对流、热辐射与传统光源相比,LED的突出特点是体积小、结构紧凑、方便嵌入各种灯具。作为光源的载体,灯具的散热设计对LED发挥其优势至关重要。若灯具的散热效率设计较高,不但可以延长LED的使用寿命,还可以减轻灯具的重量,拓展其应用范围。反之,则会影响LED优势的发挥,甚至成为其应用的瓶颈。

因此本章重点讨论散热器的设计。我们知道散热方式通常有两种:第一种是主动式散热,即通过外加风扇、水冷或者热管回路、微通道致冷、半导体致冷等强迫致冷的方法等来进行散热,其特点是散热效率高,散热器体积小,结构紧凑。缺点是会增加额外的功耗,并且考虑到灯具有防护等级等要求,还会增加灯具设计的难度;第二种是被动式散热,主要依靠空气的自然对流,通过散热片将热源产生的热量自然散发到空气中,其散热的效果与散热片大小相关。这种方式结构简单,但散热效率比较低。对于照明系统来说,由于该散热方式容易和灯具结构相结合,结构相对比较简单,并且不需要额外的功耗,同时出于加工、材料成本,维护系数等方面的综合考虑,所以使用被动散热的整体成本相对较低。目前主流方向还是采取第二种方式,通过合理设计散热器来最大限度的满足照明系统的散热要求,同时最大限度地节约成本。本