
【多晶硅】是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。利用价值:从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金属光泽,密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
【单晶硅】硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势,近三十年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能硅单晶的利用将是普及到全世界范围,市场需求量不言而喻。
我们使用单向晶闸管,通常称为普通晶闸管。它由具有三个PN结和三个外部电极的四层半导体材料组成[图2(a)]:第一层P型半导体引出的电极称为阳极A。,它是从第三层引出的电极层。 P型半导体的电极称为控制电极G,从N型半导体第四层引出的电极称为阴极K。从晶闸管电路符号来看,是二极管等单向导电器件。重要的是添加G门。这使得栅极 G 具有与二极管完全不同的工作特性。P1N1P2N2 一种基于硅单晶的4层3端器件,因其特性与真空晶闸管相似,在国际上通常被称为硅晶闸管,称为晶闸管T。最初,从静态整流的角度来看,它也被称为可控硅整流元件,简称SCR。
在性能方面,晶闸管不仅单向导电,而且比硅换向器元件(俗称“死硅”)更可控。只有两种状态,开和关。
晶闸管可以控制具有毫安电流的大功率机电设备。如果功率超过这个功率,元件的开关损耗会显着增加,可以通过的平均电流会降低。此时,标称电流应减小。
晶闸管有很多优点,包括:用小功率控制大功率时,功率放大倍数可达几十万倍。响应非常快,在微秒内打开和关闭。非接触式 *** 作,无火花,无噪音。效率高、成本低等。
晶闸管的缺点:静态和动态过载能力低。很容易被干扰误解。
晶闸管主要分为螺栓型、扁平型和平底型。
晶闸管元件的结构
不管晶闸管的形状如何,管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。见照片 1。 PN结有3个(J1、J2、J3),阳极A从J1结构的P1层引出,阴极K从N2层引出,控制电极G是P2层,所以是4层3端半导体器件
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