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正文內(nèi)容

白光leds和半導(dǎo)體物理學(xué)-文庫吧資料

2025-01-24 02:11本頁面
  

【正文】 的意義是:當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),也不對外界作功的情況下,系統(tǒng)中增加一個(gè)電子所引起系統(tǒng)自由能的變化,等于系統(tǒng)的化學(xué)勢,也就是等于系統(tǒng)的費(fèi)米能級(jí)。根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論,服從泡利不相容原理的電子遵循 費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律 。兩個(gè)球殼之間的體積是 ,而 k空間中,量子態(tài)密度是 2V, 所以,在能量 E到 E+dE間的量子態(tài)數(shù)為: 224dZ V k dk???1122*( 2 ) ( )ncm E Ek h ??*2nm dEkdkh?3 21 2*( 2 )4 ( )n cmd Z V E E d Eh???所以, 3212*3( 2 )( ) 4 ( )nccmdZg E V E Ed E h?? ? ?導(dǎo)帶底能量 E附近單位能量間隔的量子態(tài)數(shù),即導(dǎo)帶底附近狀態(tài)密度 gc(E)為 導(dǎo)帶底附近單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)數(shù)目,隨著電子的能量增加按拋物線關(guān)系增加, 即電子能量越高,狀態(tài)密度越大 第二:電子在允許的量子態(tài)中如何分布? 在一定的溫度下,半導(dǎo)體中的大量電子不停地作無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),電子既可以從晶格熱振動(dòng)獲得能量,從低能量的量子態(tài)躍遷到高能量的量子態(tài),也可以從高能量的量子態(tài)躍遷到低能量的量子態(tài),將多余的能量釋放出來成為晶格熱振動(dòng)的能量。導(dǎo)帶附近 E(k)與 k的關(guān)系為: 22*() 2cnhkE k Em??在 k空間中,以為半徑作一球面,為能量為 E(k)的等能面;再作以 K+dK為半徑的球面,它是能量為 E+dE的等能面。 半導(dǎo)體中電子的平均速度,能帶極值附近電子的速度為: 半導(dǎo)體中電子的加速度: 22( ) ( 0 )*2hkE k E m n??*mn*hkv mn?*famn?本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 半導(dǎo)體中除了導(dǎo)帶上電子導(dǎo)電作用外,價(jià)帶中空穴也參與導(dǎo)電,對于本征半導(dǎo)體,導(dǎo)帶中出現(xiàn)多少電子,價(jià)帶中相應(yīng)的出現(xiàn)多少空穴,導(dǎo)帶上電子參與導(dǎo)電,價(jià)帶上空穴也參與導(dǎo)電,這就是本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 第二章 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布 目的: 計(jì)算熱平衡載流子濃度及其隨溫度的變化規(guī)律 方法:了解允許的量子態(tài)能量分布情況;了解電子在允許的量子態(tài)中如何分布。電子的加速度應(yīng)該是半導(dǎo)體內(nèi)部勢場和外電場的綜合結(jié)果。并不是電子的慣性質(zhì)量。 三維晶格的布里淵區(qū)描述:首先做出晶體的倒格子,任選一倒格子點(diǎn)為原點(diǎn),由原點(diǎn)到最近及次近的倒格點(diǎn)引倒格矢;然后作倒格矢的垂直平分面,此面就是布里淵區(qū)的邊界,在這些邊界上能量發(fā)生不連續(xù),面所圍成的最小多面體就是第一布里淵區(qū)。組成晶體的原子的外層電子共有化運(yùn)動(dòng)較強(qiáng),其行為與自由電子相似。對于晶體中的電子,但是與晶格同周期的函數(shù),在晶體中波函數(shù)的強(qiáng)度也隨晶格周期性變化,所以在晶體中各點(diǎn)找 到該電子的概率也具有周期性變化性質(zhì) 。晶體中的電子在周期性勢場中運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)與自由電子的波函數(shù)形式相似。內(nèi)殼層電子處于低能級(jí),共有化運(yùn)動(dòng)很弱,能級(jí)分裂很小,能帶窄,而外殼層處于高能級(jí),能級(jí)分裂厲害,能帶很寬。這是電子不再屬于某一個(gè)原子而是在晶體中作共有化的運(yùn)動(dòng)。 、原子的能級(jí)和晶體的能帶 晶體中電子作共有化運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩個(gè)原子靠近時(shí),原子中的電子除了受到本身原子勢場作用外,還要受到另外一個(gè)原子勢場的作用,其結(jié)果是每個(gè)二度簡并的能級(jí)都分裂為兩個(gè)彼此相距很近的能級(jí)。 定義 :假設(shè)每個(gè)電子是在周期性排列且固定不動(dòng)的原子核勢場及其他電子的平均勢場中運(yùn)動(dòng)。 出現(xiàn)問題: 這是一個(gè)非常復(fù)雜的多體問題,不可能求出其嚴(yán)格解,只能用近似的處理方法。 半導(dǎo)體物理學(xué) 第一章:半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) 目的: 半導(dǎo)體具有許多獨(dú)特的物理性質(zhì),這與半導(dǎo)體中電子的狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有密切的關(guān)系。 芯片黏貼技術(shù) (waferbonding) 此法采用透明基板粘貼技術(shù) ,主要是將發(fā)光二極管晶粒先在高溫環(huán)境下施加壓力 ,并將透明的 GaP基板粘貼上去 ,之后再將GaAs除去 ,如此便可提高二倍的光線取出率。 由于使用傳統(tǒng)制程即可在 GaN系化合物半導(dǎo)體層的界面設(shè)置凹凸形狀,因此上述第一種方式具有較高的實(shí)用性。 表面粗化 (sufaceroughness)技術(shù) 此方法是將組件的內(nèi)部及外部的幾何形狀粗化 ,破壞光線在組件內(nèi)部的全反射 ,提升組件的出光效率。 第二: TIP結(jié)構(gòu)、表面粗化結(jié)構(gòu)和芯片黏貼技術(shù)等 改變 LEDs形狀是一個(gè)有效提升發(fā)光效率的方法即 TIP(TruncatedInvertedPyramid)型晶粒結(jié)構(gòu) ,4個(gè)截面將不再互相平行 ,光很有效地被引出來 ,外部量子效率則大幅提升。K同時(shí)其厚度為 100μm,僅芯片粘貼材料的熱阻RΘAttach就等于 ( K/W)。 小結(jié): LED芯片結(jié)溫最高允許 125℃ ,如果其最差工作環(huán)境溫度為 65℃ ,則對一個(gè) 1W的大功率 LED來說,考慮到從大功率器件外部熱沉的熱阻一般為 40 K/W,器件 pn結(jié)至器件的熱阻應(yīng)小于 20( K/W)。K,同時(shí)其厚度等于 20μm時(shí), RΘAttach等于 ( K/W),當(dāng)其厚度為 100μm時(shí), RΘAttach等于 ( K/W); 當(dāng)選用導(dǎo)電型芯片粘接膠 Ablebond 841LMISR4, λ=K) ,粘結(jié)材料的高度為 h(m),則粘結(jié)材料的熱阻為: 下面分析臺(tái)灣國聯(lián)光電公司的 Flipchip,芯片 submount是邊長為55mil的正方形 ,即 A為 106m2 ,分析熱導(dǎo)系數(shù)為 λ 對粘貼材料熱阻的影響 ,當(dāng)當(dāng) h=20μm時(shí),則 這三種情況的熱阻與熱導(dǎo)系數(shù)的關(guān)系曲線: 當(dāng)選用鉛錫焊料
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