几种重要的微电子器件

几种重要的微电子器件主要内容薄膜晶体管TFT光电器件电荷耦合器件薄膜晶体管薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)通常是指利用半导体薄膜材料制成的绝缘栅场效应晶体管非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFT)多晶硅薄膜晶体管(poly-SiTFT)碳化硅薄膜晶体管(SiCTFT)TFT的结构立体结构型平面结构型TFT的应用领域大面积平板显示──有源矩阵液晶显示(ActiveMatrixLiquidCrystalDisplay,缩写为AMLCD)电可擦除只读存储器(ROM)静态随机存储器(SRAM)线阵或面阵型图像传感器驱动电路液晶显示器驱动电压和功耗低、体积小、重量轻、无X射线辐射等一系列优点为了降低串扰，提高扫描线数，在每个像素上配置一个开关器件，形成有源矩阵液晶显示，消除了像素间的交叉串扰TFT有源矩阵的结构光电子器件光电子器件：光子担任主要角色的电子器件发光器件：将电能转换为光能发光二极管(LightEmittingDiode，缩写为LED)半导体激光器太阳能电池：将光能转换为电能光电探测器：利用电子学方法检测光信号的辐射跃迁和光吸收：在固体中，光子和电子之间的相互作用有三种基本过程：吸收、自发发射和受激发射两个能级之间的三种基本跃迁过程(a)吸收(b)自发发射(c)受激发射发光光器器件件发光光二二极极管管：：靠靠注注入入载载流流子子自自发发复复合合而而引引起起的的自自发发辐辐射射；；非非相相干干光光半导导体体激激光光器器则则是是在在外外界界诱诱发发的的作作用用下下促促使使注注入入载载流流子子复复合合而而引引起起的的受受激激辐辐射射；；相相干干光光，，具具有有单单色色性性好好、、方方向向性性强强、、亮亮度度高高等等特特点点半导导体体电电致致发发光光有有着着悠悠久久的的历历史史1907年年观观察察到到电电流流通通过过硅硅检检波波器器时时发发黄黄光光现现象象1923年年在在碳碳化化硅硅检检波波器器中中观观察察到到类类似似的的现现象象1955年年观观察察到到III-V族族化化合合物物中中的的辐辐射射1961年年观观察察到到磷磷化化镓镓pn结结的的发发光光60年年代代初初期期GaAs晶晶体体制制备备技技术术的的显显著著发发展展1962年年制制成成GaAs发发光光二二极极管管和和GaAs半半导导体体激激光光器器异质质结结的的发发展展对对结结型型发发光光器器件件性性能能的的提提高高也也起起了了很很大大的的推推进进作作用用半导导体体发发射射激激光光，，即即要要实实现现受受激激发发射射，，必必须须满满足足下下面面三三个个条条件件：：通过过施施加加偏偏压压等等方方法法将将电电子子从从能能量量较较低低的的价价带带激激发发到到能能量量较较高高的的导导带带，，产产生生足足够够多多的的电电子子空空穴穴对对，，导导致致粒粒子子数数分分布布发发生生反反转转形成成光光谐谐振振腔腔，，使使受受激激辐辐射射光光子子增增生生，，产产生生受受激激振振荡荡，，导导致致产产生生的的激激光光沿沿谐谐振振腔腔方方向向发发射射满足足一一定定的的阈阈值值条条件件，，使使电电子子增增益益大大于于电电子子损损耗耗，，即即激激光光器器的的电电流流密密度度必必须须大大于于产产生生受受激激发发射射的的电电流流密密度度阈阈值值光电电探探测测器器光电电探探测测器器：：对对各各种种光光辐辐射射进进行行接接收收和和探探测测的的器器件件热探探测测器器光子子探探测测器器热探探测测器器：：利利用用探探测测元元吸吸收收入入射射光光(通通常常是是红红外外光光)产产生生热热量量，，引引起起温温度度上上升升，，然然后后再再借借助助各各种种物物理理效效应应把把温温度度的的变变化化转转变变成成电电学学参参量量热探探测测器器进进行行光光电电转转换换的的过过程程：：探测测器器吸吸收收光光辐辐射射引引起起温温度度上上升升利用用探探测测器器的的某某些些温温度度效效应应把把温温升升转转换换成成电电学学参参量量光子探测测器：利利用入射射光子与与半导体体中处于于束缚态态的电子子(或空空穴)相相互作用用，将它它们激发发为自由由态，引引起半导导体的电电阻降低低或者产产生电动动势光子探测测器的三三个基本本过程：：光子入射射到半导导体中并并产生载载流子载流子在在半导体体中输运运并被某某种电流流增益机机构倍增增产生的电电流与外外电路相相互作用用，形成成输出信信号，从从而完成成对光子子的探测测光敏电阻阻：光敏敏电阻通通常由一一块状或或薄膜状状半导体体及其两两边的欧欧姆接触触构成光电二极极管：光光电二极极管实际际上就是是一个工工作在反反向偏置置条件下下的pn结，p-i-n光电电二极管管是最常常用的光光电探测测器件雪崩光电电二极管管：雪崩崩光电二二极管是是借助强强电场作作用产生生载流子子倍增效效应(即即雪崩倍倍增效应应)的一一种高速速光电器器件太阳能电电池吸收光辐辐射而产产生电动动势，它它是半导导体太阳阳能电池池实现光光电转换换的理论论基础产生光生生伏特效效应的两两个基本本条件：：半导体材材料对一一定波长长的入射射光有足足够大的的光吸收收系数，，即要求求入射光光子的能能量h大于或等等于半导导体的禁禁带宽度度Eg具有光生生伏特结结构，即即有一个个内建电电场所对对应的势势垒区影响太阳阳能电池池转换效效率的主主要因素素有：表表面太阳阳光的反反射、pn结漏漏电流和和寄生串串联电阻阻等CCD器器件电荷耦合合器件(ChargeCoupledDevice，简称称CCD)：70年代代初由美美国贝尔尔实验室室研制成成功的一一种新型型半导体体器件CCD器器件不同同于其他他器件的的突出特特点：以以电荷作作为信号号，即信信息用电电荷量(称为电电荷包)代表，，而其他他器件则则都是以以电压或或电流作作为信号号的CCD器器件的应应用广泛用于于影像传传感、数数字存储储和信息息处理等等三个领领域，其其中最重重要的应应用是作作为固态态摄像器器件，其其次是作作为存储储器件作业简单描述述集成电电路CAD的主主要方法法和主要