半导体transmissionrate是什么意思

半导体transmissionrate是什么意思,第1张

水汽透过率。半导体transmissionrate意思是对于半导体器件,封装的一个重要指标就是WVIR(WaterVaporTransmissionRate,即水汽透过率)。半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在消费电子、通信系统、医疗仪器等领域有广泛应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。

光的反射、透射和吸收

首先,光在界面的反射和折射是光与物质极化和电子相互作用的结果,才有介电常数和折射率这一说。然后,要分清界面透过率和整体透过率。界面透过率小,反射率就大。通过界面的光,吸收越大,整体透过率就越小。

金属无带隙,电子处于费米面,为自由电子,所以不存在电子跃迁吸收光这个说法。金属对于光的吸收来自于自由电子振动发热。物质对于光的反射和折射是与其电导率相关的,具体表现为复数的介电常数,所以除非是完全绝缘体,否则必然会出现复介电常数,具体可参考电动力学麦克斯韦方程组。金属无带隙,电导率大,最终导致界面反射大,界面透过小,参考光学。另一方面,频率越低,反射率越大。所以金属大多呈白色,最不济也是黄色。有些如紫铜等,那些是因为杂质和其中的金属氧化物造成的。透过金属表面的光,却因为电子的自由振荡全部转化为热,其穿透深度一般小于100纳米,所以整体透过率为零,金属完全不透光。

半导体不同,因为其带隙大,电导率小,无自由电子,所以其表面反射率小,表面透过率大。半导体对于光的吸收来自于电子跃迁,高频光能量大,更有利于电子跃迁,低频光无法激发电子跃迁,基本透过。所以透过其表面的光,高频的在内部被吸收,低频的透过。

当某些半导体材料(如GaAs)研磨抛光到一定厚度(100μm左右)时,它的光透过率特性曲线如图2所示。当温度升高时,透过率曲线向长波长方向移动,但曲线的形状不变。温度传感器正是利用了它的这种特性。

假如将光源的发光光谱I1加上去,就会发现随着温度的升高,透过GaAs的光强在逐步减校这样光探测器的输出电压也将随温度的升高而减校因此.通过测量光探测器的输出电压即可达到测温的目的。

但要达到精确的测温目的,还必须对GaAs的透过率特性有精确的描述。

砷化镓GaAs是典型的直接跃迁材料,当光子能量Ay大于禁带宽度Eg(t)时,对光的吸收系数可以写成即吸收系数和禁带宽度Eg(t)有直接的关系。而根据M.B.盘尼酉的研究,在20—973K的温度范围内,砷化镓材料的禁带宽度Eg(t)与温度t的关系式为:式中:Eg(0)为温度为0K的禁带能量,Eg(0)=1.522eV;a为经验常数,a=O.00058eV/K6为经验常数,b=300K.这样,就可看出吸收系数和温度的关系。最后,可以得出它的透过串T和吸收系数。的关系式(即和温度的关系式):式中:R为反射系数;X为砷化镓材料的厚度;n1、n2为界面两侧的折射率。

有了透过率与温度的准确关系式,再综合发光管的光谱曲线方程和光探测器的光谱响应曲线方程,即可得到传感器的输出信号的数学方程为式中:D为常数;J(A)为发光管的光谱曲线方程;只(A)为光探测器的光谱响应曲线方程。

D的确定可以通过选择几个特定温度点,测量并记录此温度下的光探测器的输出电压,再进行换算获得。所选的特定温度点的选取必须覆盖整个测量范围,而且温度点数越多则修正精度越高。

为了排除干扰,提高温测量精度和稳定性,特别加入了一束参考光,即另外一个半导体发光二极管,其发光的光谱曲线如图2中的J2所示。由于它的光谱在砷化镓GaAs材料的透过率曲线右边,砷化稼GaAs材料对它不吸收,几乎完全透过,温度的变化对它的透过也几乎无影响。因此,可以把它作为参考光,来消除外界干扰和内部部件的老化的影响。


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