基于人類在電子信息技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷深入，以半導(dǎo)體技術(shù)為代表的一大批信息電子信息技術(shù)在人們工作、生活和學(xué)習(xí)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以LED半導(dǎo)體照明、太陽能電池、平板顯示等泛半導(dǎo)體技術(shù)為研究內(nèi)容，通過分析其技術(shù)原理及發(fā)展現(xiàn)狀，是人們對于泛半導(dǎo)體技術(shù)有著更加深入的了解。

【關(guān)鍵詞】泛半導(dǎo)體技術(shù) 半導(dǎo)體 太陽能電池

半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)，使電子信息技術(shù)的發(fā)展進入了新的階段，成為電子信息技術(shù)研究領(lǐng)域的又一重要分支，其中，以LED半導(dǎo)體照明、太陽能電池、平板顯示的研究最為成功，并已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化，服務(wù)于人們的生活。

1 LED半導(dǎo)體照明原理及發(fā)展

1.1 LED半導(dǎo)體照明技術(shù)特點

LED半導(dǎo)體照明所發(fā)出的光屬于熒光，在向LED施加外部電壓時，正向電壓作用下的N區(qū)電子開始向正方向進行移動，從而進入半導(dǎo)體的有源層，而P區(qū)空穴同樣朝著半導(dǎo)體的有源層做反向運動。在有源層內(nèi)部，電子和空穴在異質(zhì)結(jié)勢壘作用下而被限制在有源層內(nèi)部，在此過程中，處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的電子發(fā)生躍遷效應(yīng)，在與空穴復(fù)合時，發(fā)出人們所看到的熒光，并放出熱量（如圖1所示）。

其中，R為輻射復(fù)合、N為非輻射復(fù)合、M為多聲子躍遷、A為間歇復(fù)合。

1.2 LED半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展

隨著半導(dǎo)體發(fā)光器件在實驗室研究中的成功，LED半導(dǎo)體照明已經(jīng)出具端倪，基于半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用，LED半導(dǎo)體照明相比較傳統(tǒng)照明技術(shù)大大節(jié)約了能源，并有著較長的使用壽命，降低了照明成本。

LED半導(dǎo)體照明的商業(yè)化始于1965年，然而，由于制作工藝、效率、成本等問題的限制，導(dǎo)致該技術(shù)的應(yīng)用并未得到普及。直至1968年，研究人員在基于GaAsP材料的LED半導(dǎo)體中融合了氮摻雜技術(shù)，使其發(fā)光效率大大提高，并通過控制PN節(jié)的材料改變其顏色，顏色的增加，使得LED半導(dǎo)體照明的應(yīng)用范圍更加廣泛。

對于LED半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光效率，也由最初的0.1lm/w，提高到現(xiàn)在的150lm/w，在實驗室環(huán)境下，其發(fā)光效率甚至可以達到300lm/w，這為LED半導(dǎo)體照明的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。以我國為例，早在2011年，我國便已經(jīng)明確規(guī)定逐漸淘汰使用高耗低效的白熾燈，并將白熾燈的功率限制在15w以內(nèi)，這對于光照要求較高的行業(yè)來說只能夠使用LED半導(dǎo)體照明。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)LED半導(dǎo)體照明全面取代白熾燈時，我國每年可節(jié)約的電量約為500億kw·h，因此所減少的煤炭使用量約為1700萬噸，所以，基于LED半導(dǎo)體照明在環(huán)境保護方面的中要作用，我國對于LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的普及給與了極大政策與經(jīng)濟支持，這也促進了LED半導(dǎo)體照明在我國的發(fā)展。

2 太陽能電池的技術(shù)原理及發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 太陽能電池的技術(shù)原理

太陽能電池通過光電效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能的一種特殊電池，目前，主流的太陽能電池所使用的材料為半導(dǎo)體硅。當(dāng)陽光照射在半導(dǎo)體的PN節(jié)上時，則會在原有空穴-電子對的基礎(chǔ)上，形成新的空穴-電子對，由于PN節(jié)內(nèi)部電場的作用，導(dǎo)致這些新出現(xiàn)的空穴逐漸向P區(qū)移動，而新出現(xiàn)的電子則流向N去，也就形成了光生電流。

在太陽能電池的研究領(lǐng)域，主要的光電轉(zhuǎn)換方式有兩種，一種是“光—熱—電”的非直接轉(zhuǎn)換，一種是“光—電”的直接轉(zhuǎn)換。兩種光電轉(zhuǎn)換方式在技術(shù)原理上有著一定的相似之處，但是，卻在光電轉(zhuǎn)換效率方面存在較大差異?！肮狻姟鞭D(zhuǎn)換方式憑借其較高的轉(zhuǎn)換效率，以及簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在現(xiàn)實生活中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。

2.2 太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀

太陽能電池的關(guān)鍵技術(shù)是多晶硅的制造技術(shù)，在2005年之前，由于技術(shù)等多方面的原因，導(dǎo)致我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)并未得到普遍發(fā)展，多晶硅高昂的價格，導(dǎo)致太陽能電池?zé)o法得到大面積推廣使用。

隨著我國在多晶硅研究方面取得的進步，多晶硅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，使得我國在短短的五年時間里，成為光伏行業(yè)的新生力量，并逐漸形成了產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，在世界光伏行業(yè)的發(fā)展過程中，有著舉足輕重的影響。

在太陽能電池的研究方面，轉(zhuǎn)換效率一直是研究的核心，隨著太陽能電池研究瓶頸的出現(xiàn)，關(guān)于轉(zhuǎn)換效率的提升也逐漸放滿了速度，盡管，以高效電池技術(shù)、PERC電池技術(shù)、HTI電池技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上為太陽能電池進一步的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，然而，這僅僅是對原有技術(shù)的優(yōu)化，降低了生產(chǎn)升本，并未產(chǎn)生革命性的影響。

3 平板顯示技術(shù)的發(fā)展

據(jù)統(tǒng)計，世界上目前所實用的平板顯示器中，約有30%是由我國生產(chǎn)制造的，無論是面積較大的電視面板，還是用于手機、智能顯示終端的小型顯示器，我國大部分廠商都具備了生產(chǎn)能力。在此基礎(chǔ)上，我國各大顯示器制造廠商對于VR技術(shù)也產(chǎn)生了濃厚的興趣，并逐漸深入到這一領(lǐng)域。

在早期電子管電視淘汰之后，液晶電視也逐漸失去了市場優(yōu)勢，以O(shè)LED半導(dǎo)體技術(shù)為代表的平板顯示技術(shù)已經(jīng)逐漸占領(lǐng)市場。然而，基于半導(dǎo)體技術(shù)研究的不斷深入，作為當(dāng)前平板顯示領(lǐng)域的高端技術(shù)代表——MLED（Micro LED）技術(shù)也將在今后成為智能設(shè)備顯示器的標(biāo)準(zhǔn)配置，盡管，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，平板顯示技術(shù)的應(yīng)用成本較高，但是，作為技術(shù)發(fā)展的趨勢，MLED的普及則是一種必然。

值得注意的是，由三原色亞像素自發(fā)光結(jié)構(gòu)的OLED、MLED、QLED技術(shù)在發(fā)光效率的理論值可達到95%以上，但是，三者在材料選擇上的不同，則影響到了三種不同平板顯示技術(shù)的市場化推廣。

4 總結(jié)

半導(dǎo)體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了電子信息技術(shù)在能源領(lǐng)域的進一步深入研究，基于半導(dǎo)體技術(shù)對能源的高效利用與環(huán)境保護方面的重要意義，世界各國均在政策和資金等領(lǐng)域給與半導(dǎo)體技術(shù)充分的支持。由此可見，以半導(dǎo)體技術(shù)為核心的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將成為社會發(fā)展的主要推動力量之一。

參考文獻

[1]陳哲艮.關(guān)于發(fā)光二極管和半導(dǎo)體照明的探討[J].能源工程，2004（02）.

[2]劉耀彬.我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及戰(zhàn)略選擇[J].科技進步與對策，2010（12）.

[3]劉春.平板顯示技術(shù)初探[J].黑龍江科技信息，2009（12）.

作者簡介

王峰瀛（1982-），男，陜西省西安市人。碩士學(xué)位。工程師，主要從事功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)和生產(chǎn)。

作者單位

西安電力電子技術(shù)研究所 陜西省西安市 710061