时间：2023-12-07 16:56:25
关键词:多媒体;课件制作;教学
中图分类号:TP316.5文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)18-5059-02
The Anaysis of Making Multimedia Courseware
HAO Bao-quan,WANG Hong-yang,MENG Xian-qi)
(Department of Communication,PLA 65066, Dalian 116100,China)
Abstract: Multimedia technology has a wide application. This paper summarizes the method of making multimedia courseware basicing the application of multimedia courseware in teaching.
Key words: multimedia; making courseware; teaching
随着多媒体计算机、Internet网络为代表的世界范围的信息化浪潮滚滚而来,在教学中利用计算机多媒体与网络辅助教学已是大势所趋。尤其是最近几年,随着各种多媒体软件的开发和发展,以及大屏幕投影仪、音响等硬件设备的完善和普及,使得多媒体技术在教学领域的应用更加广泛和实用。本文主要对多媒体制作教学课件的方法和技巧作以介绍。
制作多媒体教学课件主要分以下六个步骤:
1 熟悉课件
多媒体课件的选题很重要,选择好的题材,是制做好的课件的关键。首先,选择课题要有实用性和先进性要能够解决教学难点问题,使教学能得到事半功倍的效果。其次,就是熟悉课题的内容。它包括课件所涉及的教材内容、训练大纲、器材设备及适用对象。为课件设计工作打好基础。
2 编写脚本
熟悉课件之后,即可进入课件的开发阶段。一是确定课件的主要内容,必要时要把它们先写出来,这可同熟悉内容的专业同志共同完成。其次,根据课件内容,进一步写出详细的设计方案,也就是我们所说的脚本。脚本的作者最好由既熟悉课件内容,又有计算机编程经验的同志来完成或者合作完成。脚本要祥细、准确、完整。脚本的内容应包括:字幕内容、解说内容、图形显示内容、动画显示内容、以及所需文字显示内容。脚本写好后应送交有经验的专家教授审查,以确保脚本的准确性、科学性和权威性。如多媒体“模拟电子电路辅助教学课件”脚本形式如下:
二、 杂质半导体⑤
N型半导体⑥
P型半导体⑦.
解说:半导体最重要的特性,是在纯净的半导体中,掺入极微量的有用杂质,其导电能力就会成百倍的提高。半导体的这种独特性质,是制造各种半导体器件的基础。
⑤掺入杂质的半导体称为杂质半导体;
⑥在单晶硅半导体中掺入少量的五价元素,这种半导体主要是靠电子导电,叫做N型半导体。例如磷(P);
⑦在单晶硅中掺入少量的三价元素,这种半导体主要是靠空穴导电,叫做P型半导体。例如硼(B)。
三、PN结及其特性
(一)PN结的形成
(下划线部分分五步动画演示)
1)浓度差引起多数载流子的扩散运动。
2)扩散运动形成空间电荷区。
3)内电场对扩散运动的阻碍作用。
4)扩散运动与漂移运动的动态平衡。
5)PN结的形成。
上面这段文字就是制做多媒体“模拟电子电路辅助教学课件”中的一段脚本,其中字幕内容、解说内容、图形显示内容、动画显示内容都在课件脚本中得以体现。
3 准备素材
脚本完成后,接下来要做的工作便是收集素材。它包括:
1)收集可能用到的录像、声音,并加以剪接;拍摄所需的影像(包括用数字照相机完成照相);收集所需的图片资料(可用扫描仪扫入或数字照相机拍摄),还可用Photoshop或其它图片处理软件来进行图片处理。
2)制作所需要的图片。可用“图画”等多种绘图软件来完成。制作曲线图片,可用Photoshop来绘图,用它的柔化功能,可以消去其它绘图软件中曲线上出现的讨厌的锯齿。
3)输入字幕和显示内容所需的文字。可用Word等软件输入。输入完成后,可将其制成位图文件保存,可以避免在其它计算机中使用时,因其汉字库不支持而出现乱码。
4)制作完成动画。制作三维动画可用3Dmax等软件来完成,制作二维动画则可用Flash等软件来完成。
5)录入课件内容、动画等内容所需要的解说声音。
最后,为了使用方便,所有的素材最好保存在统一的文件夹下以备反复调用。
4 编写程序
编写程序,是完成多媒体教学课件最重要和最困难的关键步骤。编写程序选择的软件要适合所选择的内容。目前制做多媒体课件的平台很多。而课件常常选用的是Authorware。这是一种使用方便、功能强大的多媒体节目制作软件。它以图标为编写构件,以流程线为节目结构设计方式,大大提高了软件制作的可视程度和趣味性,只要软件的结构不过于复杂,平台均能完成任务,使用起来也非常方便。另外,需要指出的是,要想制成一个比较先进、功能齐全的多媒体课件,可能要用到多种软件来制作素材,这时,对多媒体制作平台的选择尤其重要,选择得当会起到事半功倍的效果,这就需要制作者认真分析、灵活掌握。
5 界面设计
所有的程序设计完成之后,要做的重要工作便是界面设计。它包括每一页外观的艺术修饰,以及在各处配以合适的音乐等等。一个多媒体课件制作的是否“好看”,是否新颖,完全取决于这一步是否成功。最好由美术基础比较好的同志和课件设计人员共同完成。
6 调试打包
多媒体教学课件的制作,一般都是由多人各自设计一部分,最后链接在一起的。链接后,就必须有一个调试阶段,当整体程序调试成功后,便可打包完成,交付使用了。需要特别强调的是,打包之前,应在程序中指明调用所有的库文件、素材所要经过的路径。这样,制成可执行文件以后就不会发生调用错误了。
7 结束语
制作多媒体教学课件这六个步骤是我们在制作实践中总结归纳出来的,在具体制作实践中也可能还有更多的详细步骤,但总体上离不开这六项,供同行在具体研制中借用。
参考文献:
[1] 李立勇,蒋皖.计算机应用技术基础教程[M].成都:电子科技大学出版社,2004:191-198.
[2] 王正斌.Director8.5课件制作范例[M].北京:海洋出版社,2002:1-2.
[3] 何立锋.Director11多媒体开发基础与实战[M].北京:清华大学出版社,2009:393-402.
关键词 半导体制造工艺 课程探索
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0001-02
《半导体制造工艺基础》以施敏所著教程为例，该课程在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容，弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。故熟练掌握《半导体制造工艺基础》将有助于我们加深对半导体制备的了解，为我们学习微电子专业打下坚实的基础。但目前《半导体制造工艺基础》在教学过程中还面临很多问题。在此背景下，我们将对《半导体制造工艺基础》课程进行教学探索。
一、教学内容的设置
《半导体制造工艺基础》的第一章简要回顾了半导体器件和关键技术的发展历史，并介绍了基本的制造步骤。第二章涉及晶体生长技术。后面几章是按照集成电路典型制造工艺流程来安排的。第三章介绍硅的氧化技术。第四章和第五章分别讨论了光刻和刻蚀技术。第六章和第七章介绍半导体掺杂的主要技术；扩散法和离子注入法。第八章涉及一些相对独立的工艺步骤，包括各种薄层淀积的方法。《半导体制造工艺基础》最后三章集中讨论制版和综合。第九章通过介绍晶体工艺技术、集成器件和微机电系统加工等工艺流程，将各个独立的工艺步骤有机地整合在一起。第十章介绍集成电路制造流程中高层次的一些关键问题，包括电学测试、封装、工艺控制和成品率。第十一章探讨了半导体工业所面临的挑战，并展望了其未来的发展前景
二、教学中存在的问题
在教学过程中，从教学工作量来看，发现《半导体制造工艺基础》教学内容过多，根据学校安排的学时很难上完。从教学方法来看，传统的口述以及PPT展示教学方法很难达到预期的教学效果，原因在于这门课程实践性很强。书中的图片特别是工艺过程及工艺效果只是简单的图片展示。从教学深度来看，传统教学方法只是演示，学生对工艺的参数没有概念，故对书本上的内容理解的深度很是欠缺。
三、教学方法的改革
为了提高教学效果，故必须对传统的教学方法进行改革。将工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真与书本相结合将是一个好的教学方法。工艺仿真不但能让学生更轻松的理解工艺内容，还能让学生体会到工艺参数的重要性。下面将结合书本对这种方法进行讲解。《半导体制造工艺基础》第一章介绍半导体工艺技术基本步骤，属于概论，为了节约课时对其内容有所了解即可。第2章介绍晶体生长从熔融硅中生长的区熔（float-zone）法单晶生长工艺，为了节约课时对其内容进行简单介绍即可。第3章介绍硅的氧化包括热氧化过程，由于氧化工艺是半导体工艺的重点内容，应详细阐述，并且教会学生应用工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真，观察每一步氧化带来的硅片上结构的变化，对氧化的效果有直观的了解。第4章介绍光刻技术，采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对硅片进行光刻，观察硅片上光刻图形的变化。第5章介绍了刻蚀包括湿法化学刻蚀和干法刻蚀，刻蚀技术是工艺的重要内容，要求学生采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对刻蚀进行仿真，比较两种刻蚀方法的效果，并观察每步刻蚀带来的结构变化。第6章介绍了扩散包括非本征扩散，横向扩散。同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4对扩散过程进行仿真验证，观察可扩散的温度，时间，离子的浓度等参数对扩散结构的影响，为重点教学内容。第7章介绍了离子注入。离子注入是半导体工艺的核心部分，也是常见的工艺步奏，通过采用工艺仿真软件TSUPREM 4离子注入进行模拟仿真，观察离子注入的浓度，能量，退火时间以及退火温度等参数对离子分布的影响，加深对工艺参数的理解。另外第8章介绍薄膜淀积。第9章介绍MOS工艺。第10章介绍集成电路制造，测试，封装等工艺技术。最后这三部分由于涉及到很多具体的器件和电路，内容较多故可以一个典型例子为例进行讲解，同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4进行工艺仿真，学生能熟练掌握工艺仿真软件后面的内容可以自己进行仿真验证。
四、结束语
《半导体制造工艺基础》是一门实践性很强的课程，采用工艺仿真软件TSUPREM 4来模拟工艺过程将有助于加强学生对工艺的了解。让学生深入浅出的理解半导体制造流程还需从教学方法上进行进一步改革。c
参考文献：
[1]施敏.半导体制造工艺基础[M].合肥：安徽大学出版社，2007.
[2]刘秀琼，余学功.半导体制造技术课程教学改革实践[J].中国科教创新导刊，2014，（02）.
[3]李琦，赵秋明，段吉海.“半导体器件物理”的教学探讨[J].电子电气教学学报，2011，（2）.
关键词：微电子；双语教学；人才培养；工科院校
作者简介：肖功利（1975-），男，湖南衡阳人，桂林电子科技大学信息与通信学院，副教授；杨宏艳（1972-），女，湖南常德人，桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，讲师。（广西?桂林?541004）
基金项目：本文系教育部人文社科（项目编号：11YJA880112）、广西新世纪教改工程（项目编号：2011JGB048）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0064-02
微电子学专业的培养目标是培养本专业能适应我国社会主义市场经济和信息科学技术及产业发展的要求，在德、智、体、美诸方面全面发展，具有良好的科学文化素质、工程实践能力，具有创新思维和创业能力；具备物理电子、电路与系统及微电子学领域内宽厚的理论基础、实验能力和专业知识；能从事各类电路与系统、数字化信息系统、微电子器件、集成电路设计与系统集成等领域的研究、设计、制造及应用、管理与开发的高级科学与工程技术人才。[1]
“半导体器件物理”是电子科学与技术专业、微电子学专业一门重要的专业必修课程。这门课的目的是使学生从理论和实际方面理解现代主要半导体器件。通过本课程的学习，学生对与二极管、双极型晶体管和场效应晶体管相关的半导体物理有更好的更深入的理解，同时提高学生分析半导体电学特性和工作原理的能力和方法。本课程不仅是电子科学与技术专业和微电子学专业的专业课，而且与本专业相关的其他专业课程密切联系，为其他高等半导体器件等课程学习提供基础。本文以“半导体器件物理”课程的双语教学改革为例，就双语教学面临的问题和困境从教材、师资到教学资源整合等方面提出了改革的构想与实践，以期为集成电路专业人才培养开辟一条新的思路。
一、双语教学的内涵及分类
在经济全球化的背景下，社会需要更多的既懂专业又精通英语的国际化人才，高校作为人才培养的摇篮，有责任和义务实施双语教学，这也是社会发展与现代教学改革的大势所趋。另外，工科类院校的学生培养目标是培养基础研究与工程应用方面的专门人才。在学生的职业生涯中尤其是在科研、技术开发、生产经营与对外交流活动中，用人单位对具有掌握英语、并能用英语进行沟通、阅读国外参考文献，了解国外最新的理论与技术发展动态等方面的人才需求尤为迫切。[2]
双语教学最早出现在德语语言区使用的一个概念——双语课（Bilingualer Unterricht），是指用外语或第二语言为工作语言，传授专业知识的专业课（Bredendrocher 2000）。[3]值得强调的是，双语教学并不是传统意义上的外语课，因为不论外语课上授课语言是外语还是母语，语言始终是授课对象而不是授课工具。因此它不属于双语教学的范畴。
根据李建中等（2004年）的研究成果认为，当前世界上普遍采用的双语教学模式分为三种：浸没式，是指在将外语作为媒介语言逐步导入教学全过程的模式；过渡式，是指在将外语作为教学语言的同时逐步过渡到双语教学模式；维持式，继续用母语来维持学生理解的一种教学模式。在具体的双语教学实施过程中，应遵循的原则是依据主讲教师的英语水平、学生接受能力、教材的难易程度及各学校各专业的具体情况等，按专业、课程、层次、不同阶段循序渐进、稳步推进。
二、工科院校实施双语教学的现状与问题
作为隶属于电子部与广西省部共建的地方二本工科院校——桂林电子科技大学（以下简称“我校”），在高校专业课程教学中，为了适应当前高等教育改革的需要，使学生能够接触到本专业的最新进展和学科前沿，达到扩展学生视野，提高外文资料阅读能力，重点选取了一些专业的主干课程制定了双语教学的大纲，并有计划、分步推进开展双语教学。
以下就我校实施双语教学的“半导体器件物理”课程试点过程中，观察到来自教师和学生方面的误解及影响双语学习的主要因素列举如下：
1.对课程双语教学的意义缺乏理解
开展双语教学最大的困惑来自学生和教师两方面的不理解。部分学生和教师认为，“中文教程学习起来就很困难，还看外文教材，这不异于‘雾里看花，水中望月’”，表现出对双语教学的不信任。
2.学生语言基础及接受能力有限
当前国内的学生普遍习惯使用中文教材，对学生而言，选修“半导体器件物理”双语教学课程的时候他们是大三学生，英文还是四级水平，大量的词汇和英语阅读能力跟不上，一时面临双语语境，对使用原版教材感到难以适应，面临的问题和挑战较大；对教师而言，则存在对教材的选择、内容的难度和课程语言的特点难以把握等问题。
3.专业基础参差不齐
“半导体器件物理”是电子科学与技术的专业基础课，主要讲授的是半导体器件结构、基本工作原理、电学特性以及器件的特殊效应。该课程是学习本专业其他课程以及从事IC设计工作的基础。该课程特点是理论性强，如果学生前期的物理基础和课程跟不上的话，将会感觉到枯燥，晦涩难懂。这对传统课程教学模式提出了严峻的挑战，更别提要求双语授课了。
4.教师英语基础及双语能力困难
大多数老师都没出过国门，虽然在攻读博士学位期间，教师在专业文献阅读领域具有较强的基本功，但是真要双语口头表达，还是有一定的难度。
三、“半导体器件物理”课程的双语教学的对策与教学模式的改革
半导体器件和集成电路的制造过程非常复杂，设备非常昂贵，开发周期长，生产成本大。例如：一个基本热氧化过程一般需要几小时或更多的时间，而用软件模拟一次仅需要几分钟。因此现在很多公司在产品研发之初就采用TCAD技术进行设计并仿真。SILVACO-TCAD软件是由SILVACO公司开发的，公司于1984年成立于美国硅谷。它是一款非常好的EDA工具，现在已经风靡全球。
1 SILVACO-TCAD的功能
SILVACO-TCAD软件主要包括工艺仿真（ATHENA）和器件仿真（ATLAS）。特别是SPICE 模型的生成，互连寄生参数的的精确描述，基于物理的可靠性建模以及传统的CAD技术，这些都为工程师进行完整地IC设计提供强大的动力和支持。
工艺仿真模块（ATHENA）包括半导体器件和集成电路制造工艺中前道工序几乎所有工艺过程的仿真，例如氧化、扩散、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、退火等。当然还必须进行网格结构设计、衬底初始化以及电极引出。特别加入了对各项工艺的优化功能，可以设定目标值，可调参数，使系统自动优化分析。
器件仿真模块（ATLAS）主要是对特定半导体器件结构的电学特性以及器件工作时相关的内部物理机理进行仿真，预测工艺参数对电路特性的影响。例如：晶体管和MOS管的转移特性、输出特性、阈值电压、击穿电压等等。
2 基于SILVACO的VDMOS工艺仿真
在进行VDMOS工艺仿真之前，先要确定基本的工艺流程。本次实验，我们确定的VDMOS工艺流程如图1所示。
确定流程之后，根据设计要求对各道工序的参数进行计算分析。例如：本实验要求达到600V的击穿电压，通过理论计算分析得出：至少需要38μm厚度的外延层，掺杂浓度为2.5*1014cm-3。为保证设计的VDMOS击穿电压能达到要求，我们设计时采用55μm厚度的外延层，掺杂浓度为2*1014cm-3。
栅氧厚度设计为750?，采用干氧氧化，掺杂HCl。初始设计氧化温度1050℃，时间为55分钟，经过仿真提取栅氧厚度约为740?。这时可以采用优化方案，将750?作为目标值，可以调节氧化时间、氧化温度或者氧化剂压力来达到预期效果。
离子注入时必须选择合适的注入杂质、注入的杂质浓度、注入能量以及注入角度。本实验中沟道注入采用的杂质是硼，掺杂浓度为5*1013cm-3，注入能量为80keV，注入角度为0°。
SILVACO软件进行仿真时，可随时输出文件保存，系统会生成临时文件。选中文件，输入TONYPLOT命令显示，这样了解每一步工艺的结构。选择某个区域或者位置可显示杂质浓度的分布情况，如图2、3、4、5。
3 基于SILVACO的VDMOS器件仿真
设计的结构是否符合要求，还需要通过器件参数的仿真进行验证。如果仿真结果达不到预期的效果，就需要重新设计工艺流程、工艺参数或者调整器件仿真参数。本次实验的主要仿真参数是VDMOS的阈值电压和输出特性曲线，如图7、8。
由图7可以看出，我们设计的VDMOS单个元胞的阈值电压大约2.8V，电流值非常小，这是因为VDMOS器件是由若干个元胞并联构成的，少则几百，多则几万个。若干个元胞一起形成较大的输出电流。而图8则是一个不太准确的输出伏安特性曲线，显示出来的只有非饱和区部分，如果要将全部区域显示出来，则需要调整仿真的参数或者工艺结构。
4 注意事项
在VDMOS工艺和器件参数的仿真过程我们遇到了很多问题，需要注意。例如：
（1）工艺结构仿真之前，必须先研究每道工序的工艺参数，并了解这些工艺参数与器件性能之间的关系，工艺参数尽可能详细，对预期结果有做到心中有数，否则仿真结果容易出现偏差，再来修改就比较麻烦。
（2）仿真过程注意光标所在的位置，工艺次序不能出现错乱。有时候不经意，鼠标点错位置，工艺顺序错误，运行出现故障。
（3）器件参数仿真时，需要确定X方向和Y方向的参数及其范围。例如VDMOS的转移特性曲线是VGS-ID之间的关系，输出特性曲线是VDS-ID之间的关系；前者需要确定VDS的数值，后者需要选择不同的VGS数值，最后叠加出现曲线，反应出电压控制器件的特性。VDS或者VGS数值选择不合适，会直接影响到最后曲线的正确与否。
（4）器件仿真时注意选择合适的数值计算模型。例如普通的MOS器件，一般选择CVT和SRH模型，前者是Lombardia的反型层模型，后者是一个复合模型。数值计算时也要选择合适的迭代方法，MOS器件一般选择Newton和Gummel迭代法。前者将每一次迭代将非线性的问题线性化处理，后者则每一步都迭代都需要解一系列的子问题，收敛比较慢。
（5）仿真过程中重要文件要在命令中输出并保存，方便回来查错，重要的图片也要技术保存。
5 结束语
本次实验主要是利用SILVACO TCAD软件对VDMOS 功率器件进行工艺设计仿真。通过仿真，不仅学会了软件的使用，掌握了仿真技巧，更学会利用SILVACO TCAD软件对半导体器件进行设计仿真，也对半导体的工艺参数和性能参数有了更深的理解。
参考文献
[1]崔丰.基于SILVACO-TCAD的热氧化工艺实验教学探讨[J].科技视界，2013（36）：268.
[2]朱筠.利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究[J].数字技术与应用，2012（07）：115.
关键词：双语教学；半导体制造技术；CMOS工艺集成
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）11-0213-02
随着中国加入WTO及中国改革开放的日趋深化，使得我国对双语复合型人才的需求程度迅速提高。为了培养双语复合型人才，2001年教育部颁发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中对高等院校的本科教学提出了使用英语等外语进行公共课和专业课教学的要求[1]。“双语教学”的英文是“bilingual teaching”。《朗曼应用语言学词典》给出的定义是“The use of a second or foreign language in school for the teaching of content subjects”，即能在W校里使用第二语言或外语进行各门学科的教学[2]。
《半导体制造技术》是电子科学与技术专业的主干课程，系统介绍了集成电路芯片的制造工艺及工艺原理，详细描述了集成电路制造的全过程。学生在初步掌握硅材料制备、氧化、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、金属化、化学机械平坦化等工艺及其设备的基础上，掌握CMOS、双极集成电路的工艺集成及测试封装等。
一、《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学存在的问题
《半导体制造技术》涉及电子、机械、材料、制造、物理、化学等多种学科，其理论性和实践性均较强，且内容更新快，在这样的课程中开展双语教学必定会遇到一些问题。
1.学生英语听、说、阅读能力有待提高。《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语课的授课对象是大三学生。经过两年多的大学本科教育，大三的学生虽然具备了一定的专业基础知识，大多数学生过了国家英语四级考试，而少部分学生过了国家英语六级考试，但学生的听、说、读、写训练也仅限于围绕《大学英语》课程及应试来进行，致使学生们并没有将这些技能应用于专业知识的学习。学生们没有接触过专业英语，英语专业词汇掌握得少之又少，也缺乏英语专业论文阅读的经验，专业论文的写作更无从谈起。《半导体制造技术之CMOS工艺集成》课程内容广泛，知识点多。双语教学中要求学生在英语环境中听、读并掌握这些专业知识点有相当的难度。
2.双语教学师资短缺。双语教学教师不仅要有过硬的教学能力和系统的专业知识，还要有精深的专业英语和流利的英语口语功底。这样不仅让学生系统掌握了专业知识，而且能运用外语熟练进行专业交流，使他们的整体素质得以提高。近年来虽国内外交流日益频繁，但就我校的情况而言聘请的国外专家学者、海归博士等多从事经济、金融等领域，还没有从事电子科学相关领域的外聘的国外学者和海归博士。双语教学的任务主要由有过旅美经历的、有丰富的专业课教学经验的高级教师来负责。但具备这样条件的教师数量也非常有限，不能形成团队协作。
3.教材及教学方法的选择。《半导体制造技术》国内外教材很多，各教材侧重点不同，有的偏重于科学研究，有的偏重于工程实践；内容各不尽相同；难易程度各不相同；受者群也各不相同。从良莠不齐的众多教材中选择合适的教材是至关重要的。选择什么样的教学方法也是要重点思考的，以最大程度地提高学生的专业知识和专业英语读、说、写能力。
二、《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学实践
本文第一作者于2013年夏季小学期开设《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语课，授课对象为电子科学与技术专业三年级本科生。此时三年级本科生已经学过了《半导体工艺》，掌握了《半导体制造技术》的基本概念、工艺原理及流程。在此基础上开设《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学既能巩固相关的专业知识，也能掌握专业英语的听、说、阅读能力。
1.教材。综合考虑各种因素，本课程选择的教材是英文版的《硅超大规模集成电路工艺技术：理论、实践与模型》，作者James D.Plummer等，由电子工业出版社出版。该教材内容由浅入深，写作简单明了易于理解，适于大专院校电子专业高年级学生使用。考虑到学生的英语水平及授课时间的限制，双语教学仅选择该教材的第二章《CMOS工艺集成――CMOS反相器制造工艺流程》。辅助教材为中文版的《芯片制造――半导体工艺制程实用教程》（第五版），作者Peter Van Zant，韩郑生等译，由电子工业出版社出版。
2.教学方法。考虑到学生的实际情况，本双语课程采用英文教材，英文版书，中英文授课的模式。课前要求学生充分预习。课堂上教师对基础英语中常见的重点词汇、固定搭配、句式结构等进行适当讲述，在此基础上重点讲解专业词汇及科技文献常用的表达方式。通过举例归纳总结词汇的专业性及日常应用中的差异及科技文献与通俗小说等写作手法的不同。让学生们参与教学，由学生先用英文通读一段再用中文来讲解，再由老师进行讲解总结。同时每次课都会利用一定的时间给学生播放Intel和斯坦福等多家机构联合出品的《Silicon Run》，该套视频是微电子行业的经典纪录片，其详细讲述了硅集成电路（IC）工艺制程中的各单项工艺，如晶圆的制备、氧化、光刻、淀积、离子注入、刻蚀、金属化、封装等等。让学生们生动形象地了解实际生产线上各工艺的同时，也能练习听力，课后还能跟读，一举三得。待到学生听、说、读英语的能力提高了，教学模式最终会过渡到英文教材，英文版书，英语授课。
3.教学反馈。课程结束前对教学效果进行的调查问卷显示[3]，80%的学生认为本课程教学有助于提高自己的专业英语水平，对阅读专业英文论文及著作起到了抛砖引玉的作用。学生们认为教学中的视频在提高听力的同时，让他们更真切地了解了实际生产线上器件、集成电路的制造过程。
三、对开展《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学的几点建议
通过几年的《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学实践，针对当前的不足进行了有益的探索，对开展双语教学有几点建议仅供探讨。
1.在授课中意识到很多学生对英语心理上存在恐惧感，限制了他们学习的积极性，同时许多学生误认为专业英语的学习是重点，而忽略了专业英语只是教学工具，利用这个工具或媒介掌握专业知识才是根本。只有克服对英语的恐惧感，对双语教学有正确认识才能达到预期效果。
2.针对双语教学师资缺乏的情况，学校应依据“引进来，送出去”的原t，在大力加强外国专家学者、海归博士引进工作的同时，可在校内组织专门的培训，或者通过送到外校学习的形式提升教师讲授双语课的综合能力。如果有条件聘请国外相关领域的知名专家学者、海归博士与本校教师组成双语课教学团队不失为非常好的解决办法。
3.双语教学应循序渐进，不能操之过急。双语教学不能一蹴而就，防止一味硬灌和被动接受。应循序渐进，因地制宜，因材施教。教师与学生应相互配合，相互信任，充分发挥各自的积极性和主动性，从双语的教与学中获得知识，收获快乐。
四、结束语
双语教学是培养复合型人才必不可少的手段。虽然国内的双语教学开展了十多年也取得了长足的进步，但仍有诸多问题需要探讨。本文介绍了《半导体制造技术之CMOS工艺集成》双语教学的教学实践并提出了相关的建议，以便完善今后的双语教学实践。
参考文献：
[1]徐晓娟，屈健，梁亚秋.材料科学基础课程双语教学的调查与分析[J].硅谷，2010，（1）.
[2]黄海艳.大学双语教学的目标研究[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2006，25（5）.
[3]桑应朋，李悒东，邬俊.操作系统课程双语教学时间与探讨[J].教育教学论坛，2016，（19）.
Discussion on Bilingual Teaching in Semiconductor Fabrication Technology-CMOS Process Integration
LV Pina，QIU Weia，YUE Cheng-junb
（a. Physics School，Liaoning University；
b. College of Information，Liaoning University，Shenyang 110036，China）
Abstract："Semiconductor Fabrication Technology" is one of the major backbone curriculum of Electronic Science and technology. First，the existing problems in the bilingual teaching of "Semiconductor Fabrication Technology" are analyzed in this paper. Then，the teaching practice of bilingual teaching in the course is elaborated. Finally，the future developments of it are discussed.
关键词 LED；LD；气体光源；半导体光源
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）06-0102-02
LED、LD with Lamp-house of Physics Experimentation//Li Ping, Zhang Mingxuan
Abstract The lamp-house of the physics experimentation includes incandescent lamp, sodium lamp, mercurial lamp and He-Ne laser. Due to LED, LD′ s technology has progressed, the scopes of lamp-house are taking place are taking place a huge change. LED, LD’s lamp-house has entered into market of experiment for high illuminant efficiency, small volume，long life and low price, it will replace traditional lamp-house. The article introduce characteristic of Semiconductor lamp-house, and then we discuss the application in experiment scopes.
Key wordsLED；LD；lamp-house of gas；lamp-house of solid
Author’s address
1 Hebei Normal University, Shijiazhuang, 050016
2 Shijiazhuang University, Shijiazhuang, 050035
物理实验中采用的白炽灯、纳光灯、低压汞灯和氦氖激光器等传统气体光源[1]，通常采用镇流器或变压器及倍压电路来控制真空器件发光，光源不仅体积大，而且发光效率低，寿命短，价格贵。
随着半导体LED（ Light Emitting Diode 发光二极管）、LD（Laser Diode激光二极管）技术的飞速发展，由LED、LD组成的半导体光源，功能上不仅完全可以取代传统气体光源，构成点光源、线光源、面光源、漫反射光源、平行光源和频闪光源。而且，由于半导体光源构造的特殊性，其实验效果更优于传统的气体光源。半导体光源还有体积小，发光效率高，寿命长，价格低等优点。下面笔者就LED、LD半导体光源取代气体光源进行探讨。
1 点光源和平行光源
LED包括了红、橙、黄、绿、蓝及白等多种颜色，LED、LD都有一个相对光强度最大处，与之对应的波长叫峰值波长，用λp表示。
LED的光谱分布[2]：1）蓝色InGaN、GaN材料，λp=460 nm～465 nm；2）绿色GaPN材料，λp=550 nm；3）黄色 LnGaN、Gap材料，λp=570 nm～590 nm；4）红色 GaPZn-O材料，λp= 680 nm～700 nm。
LD 光谱的峰值波长为650 nm 。
从LED、LD的峰值波长范围，可以看出它们具有非常好的单色性。LED、LD作为单色光源，完全可以满足干涉、衍射等物理实验的要求。白色LED则可以代替白炽灯作复色光源。
1.1 点光源LED、LD的发光体――晶片的面积仅为10.12 mil（1 mil=0.0254 平方毫米），更接近于“点”，而且LD亮度很高，所以LED和LD更适合作点光源，实验效果远好于白炽灯[3-4]。
具体应用时，还需对LED、LD做一些改造。生产厂家为了使光线更集中，用环氧树脂封装LED、LD时，在它的发光体――晶片前加装了一个小凸透镜。LED、LD作为点光源使用时，首先要小心地锯掉这个小透镜，露出晶片这个“点”，并轻轻将断面打磨光滑，然后将LED、LD固定在一个支架上。再根据实验需要，构建不同的电路，如图1所示，这样一个点光源就做好了。其中，电阻R1=200 Ω，可变电阻R2=1 K，电源电压为3 V。调整可变电阻R2改变通过LED、LD的电流，可以方便控制点光源的发光强度，以适应不同实验环境的需要，这也是传统气体光源做不到的。不同位置测量到LD光束的光强值见表1，从表中可以看出，去掉小透镜后，光源完全可以满足各种实验要求。
1.2 平行光源取一个凸透镜，将上述点光源固定在透镜焦点上，即组成一个平行光源。光束的直径大小，可以通过换用不同焦距的透镜来实现，以满足不同实验的要求。焦距越长，则光束的直径越大。
还可以直接使用半导体LD激光器（镜片和透镜位置已调好），作为平行光源。测量标称值功率为1.5 mw～2 mw，工作电压3v的半导体LD激光器，出口处功率略大于2 mw，在距离出口1.5 m处激光功率仍保持在2 mw，完全达到了氦氖激光器光的输出强度。但由于LD激光器使用的透镜焦距很短，所以光束很细，通常可以使用扩束器来扩大光束直径。
2 面光源和漫反射光源
2.1 面光源LED光色柔和，无眩光。目前国际上出现大晶片LED，晶片面积可达40 mil。取一块30 mm×40 mm的电路板，为使光分布更均匀，选取多个“贴片式”大晶片LED[5]，并将它们集中安装在一起，组成一个高密度阵列面，并将电路（图2所示）的其他部分安装完成。这就组成了一个极好的面光源。
由于光源的面积大，光强分布均匀，所以实验效果比传统气体光源要好的多。用LED作光源还有一个好处，根据不同的实验要求，采用不同的封装工艺，可以直接影响光的指向，能精确控制光型及发光角度[6]。
2.2 漫反射光源如果在LED阵列面前加一块毛玻璃，既可得到一个漫反射光源，也可以直接将LED前小透镜用砂纸磨毛，省去毛玻璃。另外，可以通过调整电路中的电压，达到控制光源亮度的目的。电路中R1=30 K；R2=10 K；R3=200 Ω；晶体三极管采用9013；电源电压为6 V～12 V。
3 频闪光源
频闪光源通常用来拍摄运动物体，对其运动轨迹进行分析[5，7-8]。LED、LD响应速度很快，响应时间从使用角度来看，就是LED、LD点亮与熄灭所延迟的时间。不同材料的LED响应时间也有一定的差异，如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9 S，GaP为10-7 S[9]。因此它们可用在10 MHZ～100 MHZ高频系统。利用LED极高的响应速度，可制成非常好的频闪光源，比现有旧式频闪光源的体积小很多，而亮度更大。可以做成闪光灯式样，与数码照相机直接连接，用于教学演示实验十分方便。由于LED、LD是低压供电，使用时会更方便和安全。
将多个高亮度LED安装在电路板上（电路如图3所示），组成的一个发光阵列。利用低频信号发生器作为电源，将这个发光阵列连接到其功率输出端。调整信号发生器的频率，即可改变光源的发光时间间隔，调整信号发生器的输出功率，可以改变光源亮度。在暗背景下，打开频闪光源，用数码相机可以拍摄物体的运动轨迹（如自由落体、平抛等），并可以同时通过投影仪在大屏幕显示轨迹图像，使结果一目了然。如果需要更强的照明，可采用大功率LED（单个1 W以上），同时，也需在信号发生器输出端新增一个功放电路，以提供足够能量给LED组成发光阵列。
参考文献
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【关键词】发光器件，光接收器件，输入输出，光电耦合器
随着半导体技术和光电子学的发展，一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件――光电耦合器于1996年问世了。光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。
1 光电耦合器的结构特点
光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。图1是三种系列的光电耦合器电路图。
（1）输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
（2）由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
（3）由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
（4）容易和逻辑电路配合。
（5）响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
（6）无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
2 光电耦合器的发展现状
目前，光电耦合器已显示出一种朝大容量和高速度方向发展的明显趋势。美、日两国生产的光电耦合器以红外发光二极管和光敏器件管组成的器件为主，该类器件大约占整个美、日两国生产的全部光电耦合器的60%左右。因为这种类型的器件不仅电流传输效率高（一般为7～30%），而且响应速度比较快（2～5μs），因而能够满足大多数应用场合要求。例如：日本横河电机公司、美国莫托罗拉公司生产的光电耦合器具有很高的输入、输出绝缘性能，其响应速度快、传输效率高等特点，近几年来，国内有关单位投入大量人力物力也研究和开发了各种光电耦合器件。如上海半导体器件八厂、上海无线电十七厂等。而重庆光电技术研究所为了适应市场需要研制出了一种由高速响应发光器件和逻辑输出型光接收放大器组成的厚膜集成双路高速高增益光电耦合器。这种光电耦合器的输入端由两只GaAIAs侧面发光管组成，其输出端由两只Si―PIN光电探测器以及两个高速高增益线性放大电路组成。
除此之外，重庆光电技术研究所还研制出了高速高压光电耦合器、GG2150I型射频信号光电耦合器、GG2060I型高压脉冲测量光电耦合器、GH1204U型高压光传输光电耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光电耦合器等。
3 光电耦合器的应用
3.1用作固体继电器
光电耦合器是一种将发光二极管和光敏三极管组装在一起的新颖光电器件，它采用光信号来传递信息，从而使电路的输入与电气上处于完全隔离的状态，这种信息传递方式是所有采用变压器和继电器作隔离来进行信号传递的一般解决方案所不能相比的。由于光电耦合器具有可单向传递信息、通频带宽、寄生反馈小、消噪能力强、抗电磁干扰性能好等特点，因而无论在数字电路还是在模拟电路中均得到了越来越广泛的应用。
它的左半部分电路可用于将输入的电信号Vi变成光电耦合器内发光二极管发光的光信号；而右半部分电路则通过光电耦合器内的光敏三极管再将光信号还原成电信号，所以这是一种非常好的电光与光电联合转换器件。图中所用的光电耦合器的电流传输比为20%，耐压为150V，驱动电流在8～20mA之间。在实际使用中，由于它没有一般电磁继电器常见的实际接点，因此不存在接触不良和燃弧打火等现象，也不会因受外力或机械冲击而引起误动作。所以，它的性能比较可靠，工作十分稳定。
3.2 光电耦合器在PLC中的应用
光电耦合器实现现场与plc主机的电气隔离，提高抗干扰性，避免外电路出故障时，外部强电侵入主机而损坏主机。实现电平交换，现场开关信号可能有各种电平，光电耦合器起变换plc主机要求的标准逻辑电平。
4结束语
光电耦合器在多种电子设备中的应用非常广泛。随着数字通信技术的迅速发展以及光隔离器和固体继电器等自动控制部件在机械工业中应用的不断扩大，特别是微处理机在各个领域中的应用推广（有时一台微机上的用量可达十几个甚至上百个）和产品性能的逐步提高，光电耦合器的应用市场将日益扩大，同时，其社会交流和经济交流也一定会十分显著。今后，光电耦合器将向高速化、高性能，小体积，轻重量的方向发展。
参考文献：
[1] 曲维本。光电耦合器的原理及其在电子线路中的应用。北京：国防工业出版社，1981
[2] 李士雄，丁康源。数字集成电子技术教程。北京：高等教育出版社，1993
关键字：LED工作原理二极管发光效率节能环保
中图分类号：TE08文献标识码： A
地球上的资源是有限的，为了人类能够健康持续的发展，节能环保以成为当今各行各业的关注重点。而其中的照明用电量占有相当大的比重， 据测算，目前我国照明用电约占全社会用电量的12%左右，采用高效节能灯的大力发展将是必然趋势。在过去的一百多年中，照明光源经历了三个重要的阶段：白炽灯，荧光灯，HID灯。其中白炽灯是第一代光源，荧光灯是第二代光源，高强度气体放电灯是第三代光源(HID)。如今在照明界具有广阔的发展前景的LED光源被称为第四代绿色光源。
LED灯的工作原理
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分P型半导体（P指positive，带正电的）由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴[1]； 另一端是N型半导体（N指negative，带负电的）由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。这两种半导体连接起来的时候，P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。
当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子[2]消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区 。P 型半导体一边的空间电荷是负离子，N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散 ，达到平衡。当在PN结两端注入正向电流时（即直流稳压电源的输入），电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
二、LED灯的特性
LED作为新颖的半导体光源，具有发光效率高、耗电量少、寿命长、健康、环保、结构牢固等特点。
1、发光效率高
其光谱全部集中于可见光，频率效率可达80%-90%，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。
发光效率对比表
由此可见，低功率的LED光源在同等照明效率情况下可替代高功率的普通能灯具。
2、耗电量少
LED灯无需起辉器和镇流器，耗电量较小，可大幅度降低用电量。
下面以16WLED灯与36W普通日光灯相比较：
①以每天亮24小时，一年计算一盏传统日光灯（实际功率为36W+镇流器10W=46W）耗电为：
每天耗电量 T=24 x 46=1104wh
每年耗电量 N=T x 365=1104x365=402960wh=402.96kwh
按每度电0.5元计算，一年一盏普通日光灯需要花费402.96 x0.5=201.48元
②以每天亮24小时，一年计算LED灯16W耗电为：
每天耗电量 T=24 x 16=384wh
每年耗电量 N=T x 365=384x365=140160wh=140.16kwh
按每度电0.5元计算，一年一盏普通日光灯需要花费140.16x0.5=70.08元
③按照每年100盏灯具进行比较费用：
传统日光灯费用：201.48 x100=2014.8元
LED灯费用：70.08 x100=700.8元
节省费用2014.8-700.8=1314元
两者比较可得出，100盏LED灯比普通日光灯一年节省1314元，节约费用高达65%左右。
3、健康、环保
①LED灯不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不会产生电磁干扰，普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰。传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但LED日光灯则根本不使用水银，且LED产品也不含铅，对环境起到保护作用。
②传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100－120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，光线柔和,，保护眼睛。
③LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。且不会产生紫外线，因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁，室内会变得更加干净卫生整洁。
4、超长寿命
LED日光灯采用半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）可以长期使用而无需更换，大大减少了维修费用。
5、市场潜力大
①电压可调：传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED灯具在80V－245V 范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度。
②坚固牢靠：LED灯体本身使用的是环氧树脂而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED灯也不会轻易损坏，可长久使用。
③安全系数高：所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患。
三、LED灯的应用
LED灯做为新一代的光源，它可以应用在多个领域，如：
1、建筑物照明：对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于LED光源小而薄，线性投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷，可以水平也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。
2、景观照明：由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道很好的结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用LED作为光源进行照明。LED隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式，依据植物生长的高度，方便进行调节。
3、标识照明：需要进行空间限定和引导的场所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明，可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具，如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心内楼层的引导灯等。另外，LED与霓虹灯相比，由于是低压，没有易碎的玻璃，不会因为制作中弯曲而增加费用，值得在标识设计中推广使用。
4、室内照明：就照明品质来说，由于LED光源没有热量、更没有紫外与红外辐射，因此对物品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。其精确的布光，可作为博物馆光纤照明的替代品。室内装饰性的白光LED结合室内装修为室内提供辅照明，暗藏光带可以使用LED，对于低矮的空间特别有利。
5、娱乐场照明：由于LED的动态、数字化控制色彩、亮度和调光，活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色，LED的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值（10，000小时后仍然维持90％的光通），降低了维护费用和更换光源的频率。另外，LED克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与金卤灯相比，没有热辐射，可以使空间变得更加舒适。目前LED彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。
6、视频屏幕：全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的LED显示屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，总计使用了18,677,760只LED，面积为10,736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部，整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100m的超大型LED屏，总计面积达到3600平方米。
四、总结
LED光源是21世纪光源市场的希望，众多优点预告其未来将逐步取代传统光源，奥科委指出高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一，当前全球能源危机的时候，能源是一种宝贵的资源，所以节约能源是我们未来面临的重大问题。LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。
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批注：
[1] 空穴又称电洞，在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现像。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。
关键词：热阻；功率电流；测量电流；锡层厚度
Thermal resistance test principle and failure analysis
LIU Xun, LI Jian-hui
（Shantou Hua Shan Electronics Company Limited, 515041）
Abstract: In this paper, the thermal analysis on testing principle and actual cases, respectively, from the thermal resistance test conditions, control limit, upper core hole, tilt, chip resistance and so on several aspects, elaborated its thermal resistance test results influence, and through data statistics form chart, more intuitive and clear, summed up the failure of the various thermal resistance test possible causes.
Keywords: thermal resistance; power current; current measurement; the thickness of tin coating
随着电子行业的不断发展，半导体分立器件的功率越来越大，使得产品的耗散功率增大。同时由于成本控制的原因，芯片和成品的尺寸都在不断的缩小，在一定程度上又限制了产品的散热。这就造成了产品在测试过程中，经常发生热阻不良。本文重点阐述了热阻测试原理和各类失效模式，并结合实际案例进行了详细的分析。
1 热阻概念及测试原理
1.1 热阻概念及作用
热阻是依据半导体器件PN 结在指定电流下两端的电压随温度变化而变化为测试原理，来测试功率半导体器件的热稳定性或封装等的散热特性. 通过给被测功率器件施加指定功率、指定时间PN结两端的电压变化(VBE/VF/VGK/VT/VDS)作为被测器件的散热判据。并与指定规范值比较，根据测试结果进行筛选，将散热性差的产品筛选掉，避免散热性差的产品在应用过程中，因温升过高导致失效。各类产品的热阻名称见表1。
1.2 热阻测试原理
热阻测试仪配有接触检测和震荡探测功能，以防止接触不良和震荡造成的温度测量错误，提高了测试仪的稳定性。测试仪提供手动和自动测试，可测量瞬态热阻，在恒温槽的配合下，也可测量功率器件的稳态热阻. 通过输入一个温度系数到测试仪，也可显示结点升高的温度。
下面以NXP双向可控硅BT137-600产品为例，详细说明热阻测试原理。
双向晶闸管需要测试第一象限VT1和第三象限VT3，测试条件相同，如表2所示。
其中，IF：施加功率电流；IG：门极触发电流；IM：测量电流；PT：施加功率时间；DT：冷却时间；LOWER LIMIT：规范下限；UPPER LIMIT：规范上限。
测试电路如图1所示，测试时序如图2所示。
2 热阻失效分析
2.1 产品截面图
产品截面如图3所示。从产品截面图中，标识的散热主要方向是从芯片发热区，经过上芯锡层，再通过框架载芯板/散热板，散发到测试环境中。
2.2 热阻测试预判断失效
热阻测试前的预判断测试项目IF>50 A、IG>500 mA 、VT1>4 V、VT
2.3 热阻低于规范值
真正的热阻测试失效有两种情况，一类是低于规范值、一类是高于规范值。热阻测试规范中设置下限，实际是为了防止混管，实际上，热阻越小越好，所以当热阻低于规范值时，只需要确认是否混管或误测，如果都不是，可以直接放宽规范下限或取消规范下限，将不良品复测即可。
2.4 热阻测试高于规范值
热阻高于规范值失效，目前，已知可能的原因有以下几种：
① 上芯空洞超标、结合不良；
② 锡层厚度偏厚、倾斜；
③ 芯片内阻大；
④ 测试规范上限设置过于严格；
⑤ 测试条件设置不合理；
(1)空洞超标、结合不良
空洞超标、结合不良会导致热阻偏大，是由于空气的导热系数远小于锡。空气在标准标准状态下的导热系数是0.0244 W/(m.k)，而锡的导热系数是67 W/(m.k)，相差近3000倍。所以空洞对热阻的影响是非常大的，远大于锡层偏厚或倾斜的影响。热阻分布如图4所示。
(2)锡层厚度偏厚、倾斜
锡层厚度偏厚或倾斜，增加了热传导的距离，一定程度上使产品温度上升较快，导致热阻偏大，但其影响远低于空洞或产品自身内阻增加造成的热阻偏大。热阻分布如图5所示。
(3)芯片内阻偏大
当芯片内阻偏大时，产生的热量会明显增加，导致产品温度上升，热阻增加。热阻分布如图6所示。
(4)测试规范上限设置过于严格
如果热阻测试规范上限设置过于严格，热阻典型值基本全部集中在测试规范的上限附近，当芯片内阻稍偏大或锡层稍偏上限，或空洞稍偏大(但全部在控制规范内)，热阻就会偏大超标。其热阻分布如图7所示。
(5)测试条件设置不合适
当热阻测试条件设置不合适时，例如：IM过于临界，产品出现一点波动时，热阻可能会出现“虚高”。通过调整IM参数，“虚高”的产品和正常产品，用调整后的程序测试，会得到基本一致的热阻值。数据如表3所示，其热阻分布如图8所示。
(6)测试环境
如果测试环境的温度较高，或散热能力差，会影响到产品的散热。所以当产品热阻测试失效时，首先要确认测试环境是否在正常的测试规范内，然后再进行其他方面的进一步分析。
(7)锡层厚度、倾斜度对热阻的影响程度
取TO-220产品BT137-600调试不同的锡层，同时保证空洞一致，测试空洞是在0.2%～0.6%之间，然后一对一测试热阻。热阻测试值随锡层厚度增加而升高，但升高幅度很小，和锡层倾斜度(在40um以内)关系不大(见图9)。锡层厚度的影响如图10所示。
3 结束语
本文阐述了热阻的概念、测试原理、失效模式及对应的原因分析，同时将各类失效模式，利用SPC技术，转换成图表，更加清晰明了。
参考文献
[1] 《半导体器件工艺原理》，出版单位：辽宁大学.
[2] 《芯片制造-半导体工艺制程实用教程》，出版单位：电子工业出版社.
[3] 《QA3T320A热阻测试系统技术规范》，出版单位：绍兴宏邦电子科技有限公司.
作者简介
刘驯(1960-)，女，汉族。毕业于汕头职工业余大学，工业自动化专业，现为汕头华汕电子器件有限公司生产管理部工程师，主要研究方向为半导体封装技术。
【关键词】图像处理 DSP C674x
1 引言
图像处理是对图像进行一系列的操作，完成对图像信息的处理，以满足人类视觉的某种需要或目的。传统的数字图像处理系统一般是基于PC机的，随着多媒体数码产品需求的不断扩大，数字图像处理设备要求越来越小型化，借助飞速发展的可编程器件，嵌入式DSP已成为当今数字图像处理系统的首选平台。
2 系统总体设计
通用图像处理系统的设计为：CCD摄像机获取模拟图像，经A/D转化后存入SDRAM，并由DSP进行图像处理，完成对图像特征参数的分析或图像识别，并将处理结果传送给显示设备，其功能框图如图1所示。
图像采集部分，使用半导体激光器作光源，完成模拟图像数据的采集。图像传输部分，是系统设计的关键部分，完成DSP子系统外的数据输入输出，以及子系统内部数据传输等。图像处理部分，处理平台接收并处理数字图像数据。在某些系统中会加入控制处理器用于执行DSP子系统的控制功能，使得DSP子系统可以专注于高速实时DSP算法，这由具体的不同系统所决定。
3 图像采集与传输
图像采集平台主要有CCD图像传感器、半导体激光器、测量旋转台、滤光片组成。采用高清的CCD摄像头采集图像，摄像头使用芯片PC3030，其分辨率N制为648×488、PAL制为682×504。半导体激光器为光强均布一字线状激光器，波长635nm，光强分布均匀性好，10cm处线宽最细可达0.3mm。测量旋转台，既可作为工作台使用也可以完成CCD相机与旋转台的定标，为一些检测系统后续数据的测定提供参数依据。在CCD相机镜头前加置滤光片，摄像机在封闭的平台外透过开窗进行图像采集。封闭式的作业环境屏蔽了复杂工业环境的干扰，半导体激光器成唯一光源，相机前加置的滤光片仅能透过选定波长的激光，这样的图像采集平台从设计上保证了相机能够取得质量更为优越的图像。
数字图像信号的传输完成了图像采集模块和图像处理模块的通信工作。信号传输模块基于模数转换芯片TVP5147M1进行设计，电路采用电流电压转换电路，将CCD像素单元输出的电流信号转换成电压信号，进行数据采样、量化、编码，完成模拟量到数字量的转换。传输模块支持PAL/CVBS/YPbPr模拟视频信号输入和三路视频信号分时输入，将输入信号转换为数字视频信号，取高8位输出，通过I2C控制接口，使用总线VPIF与DSP进行通信连接。
4 图像处理
图像处理平台基于TI推出的低功耗浮点DSP设计，拥有TMS320C674x内核。平台外设接口包括串口、I2C、SPI、USB2.0、以太网口等。EMIF接口，除扩展常见的Flash、SDRAM外，还对DDR2和MDDR存储器提供了接口支持，拥有64个独立的DMA通道数，并且提供对加强型直接存储器访问EDMA3的支持，为数据的高速传输提供条件。使用软件集成开发环境CCS5，负责完成系统的软件开发，进行软件和硬件的仿真调试，它也是硬件调试的辅助手段。TL-XDS100V2 DSP仿真器，完成硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的数据和状态。DSP芯片以其自身的技术优势如采用哈佛结构、流水线操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令集等为实时图像处理提供了良好的核心技术支持。用户也可以借助不同DSP芯片厂家提供的图像处理算法库在对图像处理时间非常敏感的实时系统中编写出更为高效的算法程序。
5 结论
图像处理系统的关键问题在于保证系统一体化的集成设计和功能的实现，以及在不断重复使用中系统工作的稳定性，系统面对复杂工业环境的适应性，以及如何选取工业光源与摄像机取得高质量的图像、采取优越的算法满足图像实时处理的要求等等。通过上面各个功能模块的设计，结合系统的软硬件资源，我们可以得到一个在复杂工业环境下稳定工作的通用图像处理系统。
参考文献
[1]孙燮华.数字图像处理：原理与算法[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]董言治，娄树理，刘松涛.TMS320C6000系列DSP结构原理与应用教程[M].北京：清华大学出版社，2014：8-14.
[3]龚声蓉，刘纯平等.数字图像处理与分析[M].北京：清华大学出版社，2014.
[4]赵小强，李大湘，白本督.DSP原理及图像处理应用[M].北京：人民邮电出版社，2013.
[5]袁润平.基于DSP的图像处理系统的设计[D].成都：电子科技大学，2005.
作者简介
韦靖博（1990-），男，安徽省阜阳市人。工程硕士学位。研究方向为可编程器件与系统设计。
作者单位