基于LabVIEW的半导体材料检测平台

设计制作了一套以LabVIEW和USB-6009采集卡为检测系统的半导体材料特性检测平台,在温度自主可调的电加热炉的测试环境下,测量不同温度下半导体材料的电阻率和电动势率。测试平台已正式投入运行,在测试过程中实现温度、电压等各项数据的实时处理、显示及保存。根据实验结果可知,系统测量得到的电阻率和电动势率误差控制在允许误差范围以内,实验得到的曲线稳定。     

数控技术在半导体材料生产中的应用

在半导体材料生产过程中,对推舟系统在不同温度条件下位移及时间等参数实现自动控制这一课题的研究,提出了一个基于单片机数控技术为核心的总体解决方案。     

DH82型低温变温霍尔测试装置

一、概述霍尔测试装置是研究半导体材料物理性质的基本实验装置。用它可以测量半导体材料载流子的霍尔迁移率、电阻率、霍尔系数以及这些参数随温度的变化量,从而可以研究半导体材料的导电过程,载流子散射机构;杂质在半导体中的能级位置,禁带宽度等基本物理量,并可对半导体单晶材料的掺杂浓度及补偿度进行测定。此装置是研究半导体材料性能的重要装置。近十余年来,国外这种测试装置发展得比较快。1979年美国凯茨利(Keithley)已有霍尔测试自动装置出售。我们研制的DH82型霍尔测试装置,经有关部门鉴定认为,本装置具有测试精度高、速度快、操作简便、结构合理、实现了数字化、造价低和     

四探针电阻率测试仪电阻率参数的不确定度评定

随着半导体材料技术的发展,对硅片的规格和质量提出了更高的要求,四探针电阻率测试仪作为测量电阻率参数的测量仪器被广大半导体元件生产企业广泛使用。文章分析了在校准过程中存在的不确定度来源并量化不确定度的分量,求出其合成不确定度,确保四探针电阻率测试仪电阻率参数的校准更加准确。     

CNT/高岭土陶瓷薄片温度传感器的实验研究

将不同比例的碳纳米管(CNT)与高岭土均匀混和,在1 500℃高温下烧制成CNT/高岭土多微孔陶瓷材料。实验发现,该多微孔陶瓷材料在高温环境中可表现出半导体特性,即当达到一个温度阈值,多微孔陶瓷材料将成为导体,并且电阻率随温度的继续升高而降低。利用该特性,将材料加工成薄片并安装耐高温的夹持电极,制成高温传感器。研究结果表明,该高温传感器能适应较高温度环境的温度测量,在未来可应用于航空航天、喷气发动机研发等众多领域。     

难切削材料的切削温度试验研究

在钛合金等难切削材料车削和拉削加工过程中,对切削温度进行试验研究有着十分重要的意义。本文介绍了进行车削和模拟拉削时,测定变形区平均切削温度的自然热电偶法,并介绍了消除附加电动势的方法和热电偶电动势的标定装置,给出了各种刀具材料和工件材料组合的温差电动势标定曲线。本文就切削用量(v、s、t)、工件材料和刀具材料对平均切削温度的影响进行了试验研究,并对结果作了分析,这将有助于正确选择合理的切削条件和刀具材料。     

开关电源用MnZn铁氧体磁损耗研究

文中研究了开关电源用MnZn铁氧体材料掺入SiO2-CaO、TiO2等杂质对电阻率、损耗的机制;分析了不同烧结温度、气氛对MnZn铁氧体材料功耗的影响;通过研究MnZn铁氧体材料在不同频率、温度下的功耗,表明了MnZn铁氧体材料工作在频率为100kHz时,磁滞损耗占磁芯损耗的主要成分。     

还原再氧化工艺烧结温度对PTCR热敏材料性能的影响

针对片式正温度系数热敏电阻(PTCR)传感器的还原再氧化制备工艺,研究了还原性气氛下烧结温度对热敏材料性能的影响.结果表明烧结温度在1 215～1 295℃范围内的还原气氛下烧结,瓷体均可半导化,瓷体的平均晶粒尺寸随烧结温度升高而增大,增大趋势由缓慢到逐步加快.再氧化处理前瓷体电阻率均小于10 Ω·cm.再氧化后,瓷体的电阻率和升阻比都呈现出了不同程度的增长,增长幅度随烧结温度的升高而降低.此外,提高再氧化温度可提高升阻比同时会使瓷体电阻率增大.     

沉积温度对磁控溅射Ti/TiN多层膜光学和电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法于不同温度下在Si(111)基底上制备了Ti/TiN多层膜,采用X射线衍射仪和原子力显微镜对膜的物相和表面形貌进行了分析,研究了沉积温度对膜结构及其光学、电学性能的影响。结果表明:不同沉积温度下制备的Ti/TiN多层膜均由钛和TiN相组成,多层膜与单层TiN膜一样,其表面粗糙度随沉积温度的升高而减小,电阻率随沉积温度的升高显著降低;其表面形貌则比单层膜更加致密和均匀;多层膜红外反射率与其电阻率有关,当电阻率减小时,红外反射率增大。     

纳米银焊膏热烧结及通电热老化过程动态电阻监测研究

由于纳米银焊膏优异的导热性和导电性,使其在第三代半导体封装中受到了极大关注,其中,焊点的长期服役可靠性问题一直是封装领域的研究热点。提出焊点动态电阻在线监测方法,建立相应实时监测系统,将电阻转换为电阻率,研究电阻率在烧结和通电热老化过程中的变化情况,并对上述两个过程的焊点显微组织演变进行分析,建立电阻率变化规律模型。试验结果表明:在烧结过程中焊点电阻率逐步下降,且变化分为三个阶段。第一阶段,保温时间较短,焊点内未形成有效互连,电阻率极高;第二阶段,纳米银颗粒之间开始形成烧结颈,电阻率大幅下降;第三阶段,烧结颈长大,且焊点内有机物挥发完全,电阻率进一步下降。在通电热老化过程中,电阻率变化分为四个阶段。第一阶段,由于温度升高,材料电阻率随温度上升;第二阶段,焊点在高温下发生致密化行为,使电阻率下降;第三阶段,致密化过程基本结束,电阻率保持稳定;第四阶段,在电迁移效应影响下,银原子由阴极向阳极迁移,导致阴极附近出现裂纹,电阻率大幅上升直至焊点断路失效。     

硅霍尔元件的温度补偿方法

霍尔元件与一般半导体元件一样,对温度的变化很敏感。由于半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度都随着温度变化,所以霍尔元件的性能参数,如内阻、霍尔电势等也随温度变化。对于硅霍尔元件来说,内阻对温度的变化更为敏感,在许多应用场合这是很讨厌的,要求避免或削弱其影响。为了在使用过程中让霍尔电势稳定,一般都采用恒流源供电。这是很必要而且很见效的措施,但对于精度要求较高的场合,如对某些物理量的检测系统中,光靠恒流源只能部分地解决间题,即只能     

感应加热与传统加热模式大型筒节加热效果研究

目前大型筒节加热采用台车式电阻炉,能耗大、效率低下,设计一种可调式矩形线圈感应加热方式,研究矩形线圈感应加热方式与传统的电阻炉加热方式和螺旋线圈感应加热方式下大型筒节正火加热过程的温度场和热应力,研究结果表明:采用电阻炉加热时,筒节的温度场分布较均匀,但总加热时间较长,需31.4 h达到正火温度940℃;采用螺旋形线圈感应加热时,总加热时间约为19.3 h,相对电阻炉其加热效率有了大幅度的提升,但加热过程中,筒节内外表面的温差更大,开裂风险更高;采用矩形线圈感应器加热时,在均温段筒节内外表面均分布涡电流和加热功率高于螺旋形线圈感应器,其加热效率得到进一步提高,总加热时间约为9.2 h。筒节的整体加热效果较好,热应力也在筒节材料的承受范围之内。     

基于LPC2103的模糊PID温度控制器设计

为使温度控制器的动态性能和稳态精度满足控制系统的要求,控制器采用了一种新型的模糊PID控制算法;温度测量采用Pt100,信号调理采用高精度运算放大器OP07,采用控制器LPC2103处理器制作了温度控制器;温度控制器采用PWM控制,控制器经模糊PID控制算法确定PWM脉冲宽度。为更好确定电阻炉温度控制系统的控制参数,采用实验的方法对电阻炉的数学模型进行了识别。在matlab仿真的基础上确定模糊PID控制参数,电阻炉的温度控制实验结果表明该温度控制器满足系统控制要求。     

石蜡的热膨胀驱动特性

为掌握石蜡的热膨胀驱动特性,采用水浴加热石蜡热膨胀特性试验装置研究了石蜡的体膨胀率与温度和压力的关系,压力对热膨胀特性的影响和不同成分石蜡熔点的变化情况.结果表明:当压力在0.36 MPa以下、温度从25℃升高到61℃时,石蜡的体膨胀率逐渐增大到13.2%,而且在熔点温度附近石蜡下的体膨胀率与温度几乎呈线性规律变化;在采用的弹簧压力下,压力对石蜡的热膨胀特性影响不大;可以根据系统对温度的要求来选择不同熔点的石蜡作为驱动器的热膨胀材料.     

不同温度下的汽车仪表板异响CAE研究

针对汽车仪表板在不同温度下存在的异响问题,对仪表板的主要材料进行了准静态拉伸试验。采用数字图像相关方法,得到了材料在-30℃、10℃、23℃和50℃温度下的弹性模量和泊松比,为仪表板有限元建模提供了材料参数;利用Ziegler SSP-04材料兼容试验机测定了材料摩擦副在不同温度下的异响风险指数和发生Stick-slip运动的脉冲率;应用Optistruct进行了瞬态响应分析,求解了相邻部件的相对位移;结合单个脉冲相对位移、相邻部件设计间隙等数据,对不同温度下的尖叫异响和敲击异响风险进行了识别,并在常温下进行了实车验证。研究结果表明:温度越高,相邻部件产生异响的风险越大;仿真结果与试验结果趋势基本一致,该仿真方法可用于车辆前期开发设计阶段的仪表板异响分析。     

基于SPI的电子陶瓷微波烧结温度控制系统

微波烧结利用材料与微波的相互作用产生热量而实现对材料的热处理,微波加热的温度测量与控温方式与传统电阻炉加热相比有很大区别.以PC机为控制核心,利用红外测温仪和智能温度控制仪等实现了自动温控系统.计算机通过串行接口(SPI)与智能控温仪表通讯,实现了工作状态监控、温度曲线和仪表参数设定等功能.该系统能够方便地改变烧结工艺,可满足多种电子陶瓷材料的烧结需要.系统具有工作稳定、精度高、操作方便、功能完善等优点.     

半绝缘半导体电阻率无接触测试设备的研究

半绝缘半导体包含了第二代和第三代半导体,它们在微波、光电子、新能源及微电子领域有着广泛的应用,电阻率一般在10~5Ω·cm~10~(12)Ω·cm之间。要研究此类新材料的电阻率分布状况已无法用现有的探针法、霍尔法、I-V法实现。因此,参照德国din标准及我国电子行业标准,用TDCM法研发了"半绝缘半导体电阻率分布测绘仪",设计并研制了电容性探头、高精度三维测试台,开发了以拟合曲线为基础的数据处理及绘图软件,实现了对直径6英寸以下SiC、GaAs、CdZnTe等晶片的无接触电阻率扫描测绘,给出了彩色分布图。     

固体电解质SO2气体传感器件

以LaF3（掺杂5％CaF2）单晶为固体电解质，Na2SO3、Na2O为参比电极，含不同SO2浓度的空气为待测电极构成敏感浓差电池，对空气中SO2浓度进行测量。在不同温度下，采用电池两极电动势方法进行测量。实验发现，电池两极的电动势与SO2在空气中分压对数、体积分数成正比；电池的响应时间小于6s．从测量得到的阻抗谱图，发现LaF3（掺杂5％CaF2）单晶在常温下就具有较高的离子电导率，适于作为气体敏感浓差电池的固体电解质材料。     

基于电流概率的半导体线切割往复渐进式模糊控制

在应用电火花线切割技术切割半导体材料时,工具电极与工件之间的放电状态主要有空载、正常放电和短路3种状态。由于半导体电阻率较高,正常放电状态与短路状态的电压电流特性相似,难以区别,现提出基于电流脉冲概率模糊控制策略,解决正常状态和短路状态的无法鉴别问题。利用直线电机的高频响应特性,采用模糊控制算法控制工件“进给-回退-再进给”往复渐进式向前运动,并通过实验证明了此算法可以稳定实现速度的伺服控制,有效地改善表面质量。     

硅微电阻电热式推进器的加热电阻的设计制作和试验研究

在电阻电热式微推进器中,用体硅设计制作了立柱状结构的加热电阻。典型的加热电阻柱横断面积为240μm ×60μm,高度为150μm,沟槽的宽度为50 μm。采用ICP(诱导耦合等离子)工艺制作。利用杂质半导体材料的电阻率随温度的变化特性,在施加恒流源的情况下,可以使加热电阻的工作温度具有自动调节功能,保持在本征温度附近,避免烧毁电阻。理论分析和试验结果证实了这种加热电阻的可行性及其温度自动调节功能。试验测量的 74Ω的加热电阻的本征温度为550 K,与理论预测值相符。