泛半导体技术发展现状分析

发表时间:2020/6/30   来源:《当代电力文化》2020年第4期   作者:杨长华
[导读] 半导体技术的发展和进步,对于电子信息技术的发展有着很好的促进作用
        摘要:半导体技术的发展和进步,对于电子信息技术的发展有着很好的促进作用,是电子信息技术研究发展领域当中重要的组成部分,比如,LED 半导体照明以及太阳能电池等发展比较显著,同时逐渐实现市场化以及产业化,对于人们生活质量的提升非常有利。
        关键词:泛半导体技术;发展;现状
        1 LED半导体照明原理及发展
        LED半导体照明光是属于荧光,在对LED进行电压施加时,正向电压N区电子会朝向正方向移动,侵入到半导体的有源层,对于P 区空穴也会朝着半导体有源层进行反向运动。在有源层当中,电子和空穴都会在异质结构势垒的推动下将其在有源层内部进行限制,在这当中,处于粒子数反转分布的电子发生跃迁效应,在和空穴进行复合中,从而发出荧光同时放出热量。
        随着半导体发光器件有了很好的研究成果,LED半导体照明有着很好的发展势头,在对半导体技术应用基础上,LED半导体照明和传统的照明相比较能够对能源实现节约,同时其使用寿命也较长,从而对照明成本降低。
        LED照明商业化在1965年开始发展,但是,因为相应的制作工艺以及制作效率和成本等问题有效约束,造成LED技术的应用不是很普遍。在1968年开发人员在基于GaAsP 材料的LED 半导体当中对氮摻杂技术进行了有效融合,使得其自身的发光效率能够提升,同时对PN 节的材料进行控制,将其颜色进行改变,颜色的不断增加,导致LED照明的应用更加的普遍。
        相对于LED发光元器件的发光效率,也是从最开始的0.1lm/w提升到当前的150lm/w,在试验当中,其发光效率可以高达300lm/w,这就对LED半导体照明的普遍应用奠定了良好的基础。比如我国在2011年,就已经对白炽灯明确规定将其淘汰,同时对白炽灯的功率控制在15w 以内,这就对照明要求来讲,采用LED 半导体照明是最佳的。按照相关统计要求,在LED 半导体照明对白炽灯进行全面替代中,每年大约可以节约电量500 亿kw?h,所以煤炭减少量大约为1700 万吨,在环境保护方面LED照明有着很重要的作用,同时基于我国在对LED技术普及中相关政策和经济对其的支持,有效的确保了LED照明在我国快速发展。
        2太阳能电池技术发展现状
        太阳能电池,主要就是使用化学效应或者光电效应,对光能转化为电能的一种方式,现阶段,大部分太阳能电池所采用的材料主要为半导体硅。在太阳光照射到半导体当中的PN 节时,就会在既有的空穴-电子对当中产生新的空穴- 电子对,同时因为内部电场对其的作用,很容易使得新产生的空穴朝向P 区进行移动,并且对新产生的电子就会朝向N 区流动,从而产生光生电流。
        多晶硅制备作为太阳能电池的主要技术,在2005年前因为相关技术不符合要求,我国太阳能电池发展比较慢,多晶硅自身的制造成本也是非常的高,因此对于太阳能电池技术的发展和普及应用有着很大的限制。近几年,多晶硅制备技术获得了很好的发展成果,相应的制造产业发展规模也在扩大,并且太阳能电池产业的不断发展,成为光伏产业发展的主要动力,有着很好的产业优势,我国的光伏发展产业在世界上也有着很重要的地位。在针对太阳能电池的研发中,能量转换效率非常重要,但是现在对我国对于太阳能电池技术的研究方面还有很多困难需要突破,能量转换效率有着很大的困难,尽管高效电池以及PERC 电池、HIT 电池等技术在有效应用中对于太阳能电池的普遍应用有着很好的利用,然而也只是在既有的基础上对其优化,只是对电池生产和应用成本降低,但是在技术方面没有出现大的改变。


        3平板显示技术的发展
        根据相关统计分析,现阶段世界当中所采用的平板显示器当中,有三成是来来自我国,不管是大面积的电视电脑面板,还是手机等小的显示器,很多厂家都具备一定的生产能力。并且在这当中,各个显示器生产企业对逐渐注重VR 技术,同时不断的加强对该领域的研究和开发。
        在传统的以电子管为显示基础的电视被淘汰后,液晶电视在市场当中的优势也不复存在,现阶段,以OLED屏为基础的平板显示技术对市场加大了占有。但是,随着半导体技术的快速发展,一些高端平板显示技术也出现,虽然当前技术基础上,平板显示技术自身的应用成本比较高,但是,作为一种新型的技术,MLED的产生是未来平板显示技术发展的趋势,一是在发光效率上,目前 MLED 最高,且还有大幅提升空间;二是在发光能量密度上,MLED 最高,且还有提升空间。前者有利于显示设备的节能;后者则可以节约显示设备有限的表面积,并部署更多的传感器。理论研究结果指出,MiLED 和 OLED 相比较,达到同等显示器亮度,后者只需要 10% 左右的涂覆面积。
        在这当中需要重视的就是,OLED、MLED、QLED发光技术其发光效率理论值能够达到95% 以上,但是这三种材料在选择方面不同的,对于三种平板显示技术在市场当中的推广也有很大的影响。
        4新型半导体功率器件的发展状况及分析
        在中国经济的快速发展以及国际 IT 制造业向中国国内转移的形势下,物联网、新能源、节能环保、智能电网、汽车电子及高速铁路等新兴产业将会得到很大的发展。作为现代产业发展的基础,功率半导体器件将在各领域得到更广泛的应用,中国功率半导体市场将持续保持较好的增长态势,市场规模将持续扩大。
        从目前来看,中国功率半导体器件市场规模发展较快,但总量仍不能满足需求,特别是中高档产品仍大量依赖进口。经过多年的发展,国内厂商在彩电、机箱电源、光源大功率晶体管等个别产品领域的竞争实力已有很大提升,在和国外厂商的竞争中已逐渐占据优势地位,并逐渐挤占国外厂商的市场份额,但在市场份额更大、增长速度更快的高压MOSFET、IGBT 等高端产品领域仍与国外厂商有较大的差距。
        美国、欧洲和日本的企业仍然是中国功率器件市场上的主要产品提供商,国内销售的高端功率器件产品仍然由国外厂商所主导。面对良好的市场发展前景和巨大的进口替代市场,对于国内厂商来说,在目前国内市场的竞争格局下,尽快地提高技术水平、提升产品档次已成为生存和发展的必然选择。目前市场主流的功率半导体器件是硅基器件,包括部分 SOI基高压集成电路。随着以 SiC 和 GaN 为代表的宽禁带半导体材料制备、制造工艺与器件物理的迅速发展,SiC 和 GaN 基的电力电子器件逐渐成为功率半导体器件的重要发展方向。IGBT 在近几年的发展很快,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是由 BJT(双极型晶体管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR(晶闸管)的低导通压降两方面的优点。
        结 语
        总之,在当前各个行业的发展中,半导体技术有效的确保电子信息技术有效发展,在基于半导体技术发展中对于节能效果的实现也是非常有意义,各个国家也加大了对于半导体技术的开发以及产业发展加强了政策支持。因此,可以看出,将半导体作为技术核心的发展是确保社会经济快速发展的主要动力。
        参考文献:
        [1]张原峰.中国泛半导体产业发展之路[J].现代国企研究,2020(Z1):53-56.
        [2]杨宏强.全球半导体封装载板市场格局研究[J].印制电路信息,2018,26(07):3-9.
        [3]杨宏强.全球半导体产业现状分析[J].电子与封装,2014,14(10):43-48.
       
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