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基于STM32F373的光伏组件iv特性测试系统

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机电工程技术 2024年第2期53卷 111-115页

作者：郑巍艾学忠蒙永龙王明达汪冬冬吉林化工学院信息与控制工程学院吉林吉林132022

为准确方便测量光伏组件的iv特性曲线,设计一款基于STM32F373的光伏组件iv特性测试系统,可测量开路电压、短路电流、iv曲线、PV曲线等。该系统由电流控制单元、信号采集单元、软件处理单元、通信单元、上位机显示单元等组成,采用电子负... 详细信息

为准确方便测量光伏组件的iv特性曲线,设计一款基于STM32F373的光伏组件iv特性测试系统,可测量开路电压、短路电流、iv曲线、PV曲线等。该系统由电流控制单元、信号采集单元、软件处理单元、通信单元、上位机显示单元等组成,采用电子负载电路,以STM32F373单片机DAC输出来调节恒流的电流,同时采集光伏电池的输出电压,对采集到的数据进行卡尔曼滤波和曲线拟合,将电压、电流、功率生成iv、PV曲线显示在TFT彩屏上。该系统还可将数据远程传输到PC端进行数据分析与曲线观察。结果表明,该系统采集曲线准确且速度快,性能良好,采集一次iv曲线的时间仅需1 s,测量的电压电流误差小于1%。该系统体积小便于携带且内部带有锂电池,可充电,可在室外使用。

关键词： STM32F373 光伏组件 iv特性

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Ga2O3半导体薄膜的理论计算与实验研究

Ga2O3半导体薄膜的理论计算与实验研究

作者：姜珊辽宁师范大学

学位级别：硕士

近年来,日盲紫外探测器因在导弹制导探测、早期预警、紫外通讯、臭氧监测、海上污染查证、生物分析、公安侦察等领域有着广泛的应用而备受关注。随着市场对波长小于280 nm的日盲紫外探测器的开发与应用需求越来越大,当前研究主要集中于... 详细信息

近年来,日盲紫外探测器因在导弹制导探测、早期预警、紫外通讯、臭氧监测、海上污染查证、生物分析、公安侦察等领域有着广泛的应用而备受关注。随着市场对波长小于280 nm的日盲紫外探测器的开发与应用需求越来越大,当前研究主要集中于利用各种新型宽禁带半导体材料开发新型日盲紫外探测器,以实现军事、民用等领域的应用。GaO半导体材料因具有4.9 e V左右的较大禁带宽度,并且具有良好的稳定性,较好的抗辐射性能,较低的背景噪声等优点,使其在日盲紫外探测中可以获得较高的量子效率和较高的灵敏度,成为日盲紫外探测器的最佳材料之一。目前,世界各国研究者在宽禁带GaO半导体材料及日盲紫外探测器的制备与研究中,也遇到不少材料生长及器件制备等棘手问题,针对当前GaO半导体薄膜材料及紫外探测器研究应用中出现的问题,本论文采用磁控溅射技术,开展了GaO半导体薄膜制备及膜层掺杂改性后的紫外光电特性的研究工作。论文研究的结果可为今后GaO半导体薄膜材料的制备、紫外探测器的开发及通过掺杂技术提高GaO半导体薄膜材料的光电特性提供实验参考。本论文主要研究工作如下:(1)依据密度泛函理论的平面波超软赝势法和第一性原理方法,通过MS 4.3模拟软件建立了GaO超晶胞结构,从理论上计算分析了本征GaO,钒(V)、铝(Al)掺杂的V/GaO、Al/GaO晶胞结构的能带结构、态密度,为GaO的掺杂改性及在新型光电器件中的应用提供理论依据。(2)采用射频磁控溅射镀膜技术,在Ar气氛下,通过改变溅射功率和沉积时间等参数,在Si O及石英玻璃衬底上,制备了不同厚度的GaO薄膜,并制备了GaO薄膜场效应晶体管。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析仪器对样品的微观形貌、物相、及元素组成等方面进行了表征分析。结合吉时利4200A-SC半导体特性分析仪测试分析了本征GaO薄膜的电学特性和光响应特性。(3)利用双靶磁控共溅射技术分别制备了V、Al掺杂的V/GaO、Al/GaO半导体薄膜。利用XRD、SEM、EDS等分析仪器对掺杂后样品的微结构、表面形貌及化学组成进行了分析研究,比较了不同制备条件下的V、Al掺杂的GaO半导体薄膜中V、Al掺杂元素含量,对比了不同的V、Al元素掺杂浓度对GaO薄膜表面形貌和电学特性的影响。测试结果表明在制备GaO薄膜过程中掺入V、Al元素能有效增强其电子学及光电特性,研究发现,掺杂Al元素制备的Al/GaO薄膜具有更好的电子特性。

关键词： Ga2O3薄膜掺杂半导体器件 iv特性

Cu2O半导体薄膜场效应晶体管特性的理论分析与实验研究

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Cu2O半导体薄膜场效应晶体管特性的理论分析与实验研究

作者：吕东徽辽宁师范大学

学位级别：硕士

半导体薄膜场效应晶体管,具备容易制备,耗能较低,制备的器件各项性能稳定性较好等优点,是集成电路制造中的基础单元器件。因半导体掺杂特性及制备工艺等因素的影响,目前,世界范围内对n型半导体材料的制备和薄膜场效应晶体管器件方面上... 详细信息

半导体薄膜场效应晶体管,具备容易制备,耗能较低,制备的器件各项性能稳定性较好等优点,是集成电路制造中的基础单元器件。因半导体掺杂特性及制备工艺等因素的影响,目前,世界范围内对n型半导体材料的制备和薄膜场效应晶体管器件方面上的研究较多,而对于p型氧化物半导体薄膜场效应晶体管的材料、器件制备及理论分析方面的研究却相对滞后。近年来,p型氧化物半导体薄膜场效应晶体管器件在太阳能电池、光伏器件、透明电子器件、柔性电子器件等领域都显示了较好的应用潜力。因此,开展p型氧化物半导体薄膜场效应晶体管器件的制备、特性及应用研究也是当今半导体材料与器件研究领域的热点问题。本论文主要内容如下:(1)使用第一性原理密度泛函理论的计算,系统的研究了结构优化后的CuO晶体材料的能带结构、态密度等特性。未掺杂的CuO最小禁带宽度约是0.51eV,是直接带隙半导体。其价带顶的电子能级主要由Cu-3d和O-2p态电子共同贡献,导带底的电子能级则主要由Cu-4p和O-2p态电子共同贡献。计算发现,CuO晶体的禁带宽度比较的小,其费米能面更接近价带,能带结构具有典型P型半导体材料的能带特征。(2)使用磁控溅射制备手段,以纯净的Si(100)晶片为衬底,铜靶为靶材,探究在不同氧气通入量下,制备CuO半导体薄膜。经过SEM分析表征,发现未退火的CuO薄膜表面平整、晶体颗粒大小均匀,晶粒尺度约为5-15nm。伴着薄膜样品退火温度的升高,薄膜表面粗糙度逐增,晶体颗粒出现团聚,表面逐渐出现褶皱和裂纹。XRD分析表明,在适量的氧气通量下,制备出的CuO薄膜确为单晶薄膜。XPS分析证明,制备出的Cu氧化物薄膜中,Cu的价位为+1,确实是CuO。(3)以热氧化的Si(100)晶片为衬底,在不同制备参数下,采用磁控溅射法制备底栅型CuO半导体薄膜场效应管。实验中,通过改变沉积功率、对比不同沟道宽度制备场效应晶体管,用半导体特性测试仪测试了不同外加栅压、不同激光光照功率、退火温度等因素对器件iv特性的影响,实验数据结果表明,CuO-TFT器件的输出电流的绝对值随着外加栅压的增大而增大,iv特性曲线测试发现,器件具有典型的p沟道增强型场效应晶体管的特征。论文研究结果对未来利用p型CuO半导体薄膜制备二维底栅型场效应晶体管及其它器件的都有一定的理论和实验参考价值。

关键词： Cu2O 第一性原理 iv特性

基于面向高世代TFT-LCD线的Cu和COA工艺及其对IGZO TFT特性影响的研究

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基于面向高世代TFT-LCD线的Cu和COA工艺及其对IGZO TFT特性影响的...

作者：阙祥灯华南理工大学

学位级别：硕士

随着高世代(>G8.5)TFT-LCD的建设,未来产品趋势大尺寸、高分辨率及高刷新频率趋势愈加明显,其所需Cu(铜)和COA(Color Filter On Array:将彩色滤光光阻制作在阵列基板上的技术)更加明确,以及未来IGZO(铟镓锌氧化物)的引入成为关键。本论... 详细信息

随着高世代(>G8.5)TFT-LCD的建设,未来产品趋势大尺寸、高分辨率及高刷新频率趋势愈加明显,其所需Cu(铜)和COA(Color Filter On Array:将彩色滤光光阻制作在阵列基板上的技术)更加明确,以及未来IGZO(铟镓锌氧化物)的引入成为关键。本论文着重研究基于高世代TFT-LCD线,大尺寸高分辨率及高刷新频率的产品,要求电容电阻延时(RC delay)要更好,因而Cu布线工艺的成为必须。本论文主要从Cu制作工艺上研究得出:随着Cu溅射的功率升高,晶胞大小增大,电阻率减小,此部分在经验上会对大板沉积均一性造成影响;Cu溅射温度的升高,主要影响Cu表明粗糙度,此部分在生产过程中容易形成尖刺(Hillock),造成产品静电炸伤(ESD)高发;Cu溅射压力对Cu晶胞、Cu表明粗糙度、Cu电阻率的影响弱相关。同时研究了 Cu翘曲的影响度:成膜温度>膜厚>玻璃弹性模量。对于Cu工艺的黏附层和阻挡层的厚度选择,黏附层金属Mo趋向偏薄,正常150A厚度即可;阻挡层Mo厚度300A,随着制程效果,可以适量增减。通过干法处理减少CuNx影响,以及通过不使用C12而采用NF3气体蚀刻,以减少CuClx副产物,研究发现不使用C12条件对器件的△Vth变异减小。COA是将RGB色阻制作于阵列基板,可以极大加大像素与扫描线/数据线的距离,采用COA产品可以极大减小Cpg和Cpd电容,极大限度减少金属电阻电容延时。本论文主要从制程面和设计面阐述COA产品特性。制程面:COA产品关键管理参数为RGB堆叠的堆叠高度,而对堆叠高度产生影响的主效益因子是RGB色阻的形貌角度(Taper),角度越缓,堆叠高度越小;而显影时间越短,角度越缓。设计面:Testkey测试RGB色阻设计的补值,选择合适的光罩设计规则,另外色阻设计开孔区,在后续高温制程中有效去除色阻中挥发的气体,避免TFT-LCD空气气泡的发生。本文还研究了基于Cu和COA工艺的IGZO TFT特性,发现IGZO TFT采用COA制程存在天然优势,器件经过RGB进行多次烘烤后,整体Vth收敛均一性变好,迁移率升高,同时Ioff明显下降,Ion提升。另外因为COA工艺,使得TFT可以进行色阻覆盖,隔绝水气能力越强,器件稳定性越佳。

关键词： BCE IGZO TFT Cu布线 Cu溅射参数 COA工艺高世代TFT-LCD线 iv特性

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具有温度相关性的薄膜晶体管电流模型研究

具有温度相关性的薄膜晶体管电流模型研究

作者：韩志远苏州大学

学位级别：硕士

本文主要研究了薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)的电流电压(iv)特性,并基于Pao-Sah模型建立了一个适用于不同温度、不同漏极电压的iv模型。通过模型与实验数据的拟合,可以得到器件沟道材料的禁带中的态密度(Density of States,DOS... 详细信息

本文主要研究了薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)的电流电压(iv)特性,并基于Pao-Sah模型建立了一个适用于不同温度、不同漏极电压的iv模型。通过模型与实验数据的拟合,可以得到器件沟道材料的禁带中的态密度(Density of States,DOS)分布和其他模型参数。本模型在非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜晶体管、基于金属诱导横向结晶(Metal Induced Lateral Crystallization,MILC)和准分子激光结晶(Excimer Laser Annealing,ELA)两种工艺的低温多晶硅(Low-Temperature poly-Silicon,LTPS)薄膜晶体管三种器件上得到了验证。本文所建立的适用于不同漏极电压、不同温度、不同器件的漏极电流模型对电路的设计和分析有着非常重要的意义。在前人研究中,非晶和多晶材料薄膜晶体管器件的亚阈值区漏极电流的温度依赖关系遵循Meyer-Neldel Rule(MNR),同样的现象在本文的实验数据中也被观察到。因此,可以推断本文工作建立的iv模型和MNR存在着内在的联系。通过一些合理的近似,我们导出了一个与MNR相匹配的亚阈值区漏极电流的解析表达式,解释了MNR的物理根源并给出了MNR中关键参数MN能量(E)和激活能(E)的具有物理意义的解释。

关键词：薄膜晶体管TFT 缺陷电荷 iv特性温度依赖 MNR

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InP基PIN开关二极管结构设计与制备

电子测量技术 2017年第11期40卷 21-24页

作者：赵艺丹孙浩张祁莲孙晓玮中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 上海科技大学上海201210

开关二极管是微波控制电路中的一种应用最普遍的控制器件,它可以实现近似短路和开路的功能。I层厚度对PIN二极管的器件特性具有重要的影响。利用Silvaco TCAD软件对InP基PIN开关二极管器件结构进行建模仿真,分析不同I区厚度对二极管的... 详细信息

开关二极管是微波控制电路中的一种应用最普遍的控制器件,它可以实现近似短路和开路的功能。I层厚度对PIN二极管的器件特性具有重要的影响。利用Silvaco TCAD软件对InP基PIN开关二极管器件结构进行建模仿真,分析不同I区厚度对二极管的电流电压特性的影响,得出最优值。利用化合物半导体材料外延与器件工艺平台,制备出InP基PIN开关二极管器件,直流特性测试结果表明,PIN开关二极管的开启电压为0.525V,反向击穿电压大于12V。为进一步实现毫米波开关电路奠定了基础。

关键词： PIN 开关二极管 InP iv特性物理模型

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基于iv曲线测试的户外多通道光伏组件评测系统

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安徽电子信息职业技术学院学报 2015年第2期14卷 12-15页

作者：王传才朱炬朱文星中国电子科技集团公司第四十一研究所安徽蚌埠233010

为准确对户外光伏组件性能进行比对,设计了一款基于iv曲线测试的户外多通道光伏组件评测系统。系统采用便携式计算机作为上位机,与下位机6个数据采集模块和6个探头盒单元之间分别建立串口通信,实现对下位机采集数据的接受、分析和处理... 详细信息

为准确对户外光伏组件性能进行比对,设计了一款基于iv曲线测试的户外多通道光伏组件评测系统。系统采用便携式计算机作为上位机,与下位机6个数据采集模块和6个探头盒单元之间分别建立串口通信,实现对下位机采集数据的接受、分析和处理。本文对系统的结构、硬软件方案设计进行了介绍,对系统功能进行了实验验证,性能良好。

关键词：探头盒光伏组件 iv特性温度辐照度

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根据iv曲线形态定性判断PN结性能的一种简易方法

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红外 2008年第3期29卷 20-23页

作者：王忆锋毛京湘昆明物理研究所云南昆明650223

利用MATLAB灵活丰富的绘图功能,在半对数坐标下画出了PN结的iv曲线。根据其形态,可以对PN结的性能作出定性判断。逼近该曲线所需的直线段越多,说明该PN结的性能与理想状态相距越远。这种方法不仅适用于同质PN结,也适用异质PN结和肖特基... 详细信息

利用MATLAB灵活丰富的绘图功能,在半对数坐标下画出了PN结的iv曲线。根据其形态,可以对PN结的性能作出定性判断。逼近该曲线所需的直线段越多,说明该PN结的性能与理想状态相距越远。这种方法不仅适用于同质PN结,也适用异质PN结和肖特基势垒二极管。

关键词： PN结 iv特性 MATLAB

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