感测元件

台亚拥有矽基与化合物半导体磊晶技术并提供专业的设计能力与晶粒制造技术，搭配可靠的品质管控能力，创造世界一流的感测元件，包含各样式的光侦测元件方案如光电二极体、光电晶体、光闸流体，应用于穿戴式医疗、工业、汽车与家电产品等领域满足生活体验。

技术文稿

原理机制

当一具备足够能量的光子冲击二极体上且吸收发生于光电二极体里的空乏层，其内建电场将会使产生的电子电洞对分别朝向阴极与阳极的方向移动，于是产生了光电流，而实际上光讯号是光电流与暗电流的叠加值，故可视作杂讯的暗电流需要被有效的降低来提高元件的感测灵敏度。

元件结构

光电二极体主要为PN接面组成，而在P型与N型之间插入高阻本质层即形成PIN结构，此可增加二极体空乏层的有效宽度，除了提高崩溃电压外也可产生更大量的电子电洞对来提升量子效率，更可降低接面电容提高元件操作速度。

材料选择

因光电二极体对特定范围的光波长有敏感性，故会视光源的波长来选择相对应的材料进行感测，材料如下：

矽基 PD : 常见感测波长可于 400~1100 nm
化合物 PD : InGaAs PD 常见感测波长介于 900~1700nm

重点特性

响应值 : 辐射光功率与产生的光电流的转换效率，单位安培/瓦特(A/W)，其值可转换为量子效率(%)
暗电流 : 在无照光环境下，受光元件中流动的电流，单位 = nA
崩溃电压 : 二极体逆向导通时最小的逆偏电压
响应频谱 : 不同入射光源波长对光电流转换效率曲线图，光谱如下范例：

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原理机制

光电晶体是一种NPN接面型元件，类似于光电二极体，但因照光后光子会撞击基极取代实际施加于基极的电压(VBE)，射极电子流向基极并与电洞结合产生微小电流(IB)，此电流将与入射光照度成正比。此外一般基极厚度很薄，从射极流入基极的电子会扩散到集极，且被集射级之间的顺向电压 (VCE) 所吸引，而移动至集极方向所产生的集极电流 (IC)会依照光电晶体的增益(hFE)而放大。

元件类型

光电晶体主要为NPN接面组成，或以两个光电晶体组成达灵顿光电晶体已获得更大的增益值 hFE。

重点特性

集射极崩溃电压 (BVCEO) : 基极开路时，使其集射极接面崩溃的的最小电压
射集极崩溃电压 (BVECO) : 基极开路时，使其射集极接面崩溃的的最小电压
集极暗电流 (ICEO) : 无照光与基极开路时，流过集射极的漏电流
集射极饱和电压 VCE(S) : 使PN接面皆处于顺偏时的集射极最大电压
电流增益 (HFE) : 集极电流与基极产生光电流之间的放大倍率

光电晶体于光耦合器

1. 由光的发射、光的接收与讯号放大组成，完成电-光-电的转换
2. 输入端与输出端完全实现了电气隔离并单向传输，输出信号对输入端无影响
3. 电流传输比 (CTR) 定义为输出电流IC与输入电流IF的比值(参阅下图)，主要用来评估负载电阻值的选定
4. 常用于信号隔离开关与讯号传输

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原理机制

双向光闸流体可视作由一对PNPN结 (同达灵顿光电晶体运作) 反向并联而成，对外并引出两个电极 T1 & T2，而控制极则需由外部照光后触发控制特性，使得 T1 & T2 于接入任何极性的电压皆可使双向光闸流体导通。

操作种类

1. 零点触发 (ZC) :

以60Hz AC交流电来说，每秒钟会有60个弦波周期与60个与0V的交越点，此时导通或关闭开关时，最不易产生火花，此用意通常是为了延长开关接点寿命。所以当使用导通时间较短的光触发式闸流体，在零点交越处驱动外部接点来当作控制开关，可具备比过往电磁继电器因激磁反应时间过长而无法做到零点切换的优势

2. 非零点触发 (NZC) :

和零点触发不同点在于它允许在交流正弦电压的任一时间点输出电压，故输出的电压波形均非完整的正弦波，并控制其触发角来输出不同功率

重点特性

断态重复峰值电压 (VDRM) : 控制极断路和闸流体正向阻断的条件下，可重复加在闸流体两端的正向峰值电压
通态峰值电压 (VTM) : 通过正向峰值电流IFM或通态峰值电流时的峰值电压
静态电压上升率 (dv/dt) : 当电流为零且施加的电压为高电压时，上升速率超过静态dv/dt，光闸流体即会误导通
维持电流 (IH) : 规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件继续导通的最小电流，当光闸流体的正向电流小于这个电流时，闸流体将自动关断
抑制电压 (VINH) : 于零点触发电路中，当负载电压高于抑制电压时，即使触发电流很高，也可防止光闸流体被触发

功率元件

台亚不只提供各领域不可或缺的保护元件与功率产品等产品外，未来将持续朝向半导体领域专攻低耗损、高压特性等元件，
为电动车与其充电基础设施等大功率需求场景下，扮演晶片供应链中关键的角色。

技术文稿

基本原理

高电压垂直双扩散场效电晶体(Vertical Double Diffused MOSFET)，又可称VD-MOSFET的特点在于其结构中的垂直P-N结，使其具有优异的耐压能力和低电阻。在VD-MOSFET中，电荷被垂直地扩散到N沟道区域，并且可以在较低的漏极电压下运行，这使其成为许多高功率应用的理想选择。

重点应用

除了结构上的耐高压特点外，VD-MOSFET还具有快速开关特性，可实现高效率的功率转换。在开关操作中，VD-MOSFET可以在极短时间内转换成高阻态和低阻态，从而提高整个系统的效率。此外，VD-MOSFET还具有低静态功耗和高可靠性，可以在广泛的应用领域中使用。

VD-MOSFET的主要应用包括电源转换器、灯光控制、直流马达控制、电子锁、充电器、无线充电器和电力因数校正器等。在这些应用中，VD-MOSFET可以提供高效率的功率转换和可靠性，同时也可以满足高电压和低电阻的要求，因此它在许多高功率应用中得到广泛应用与青睐。

主要参数

设计MOSFET电路时，需要考虑输入电源、负载和控制电路等因素，以保证整个系统的正常运行。此外，还需要适当地选择和配置其它电子元件，如二极管和电容器等，才可达到良好的绝缘、散热、静电保护效果，因此在使用MOSFET时，需要了解以下几个重要参数：

  • 绝对最大额定值 :

– BVDSS (Drain-Source Breakdown Voltage) : D-S最大崩溃承载电压
– VGSS (Gate-Source Voltage) : G-S最大驱动电压
– ID(max) (Continuous Drain current (max.) : D-S最大持续导通电流
– PD (Power Dissipation) : MOSFET最大功率损耗
– Tj (Operating Junction Temperature) : MOSFET最大操作结面温度

  • 电器特性 :

– RDS(on) (Drain to Source on Resistance) : D-S通道导通阻抗
– IDSS (Drain to Source Leakage Current) : D-S泄漏电流
– IGSS (Gate to Source Leakage Current) : G-S泄漏电流
– Vth (Gate threshold Voltage) : MOSFET开启电压或称闸极阈值电压
– VSD (Diode forward voltage drop) : 寄生二极体顺向导通电压

  • 动态参数 :

– Ciss (Input Capacitance) : 输入功率电容
   输入功率电容，是闸极-源极间电容Cgs和闸极-汲极间电容Cgd合计的电容
– Coss (Output Capacitance) : 输出功率电容
   汲极-源极间电容Cds和闸极-汲极间电容Cgd合计的输出功率侧全体电容
– Crss (Reverse Transfer Capacitance) : 反馈电容
   闸极-汲极间电容Cgd

  • 切换开关参数 :

– Qg (Total Gate Charge):
   MOSFET动作必须充电Ciss此电容，使MOSFET的闸极电压从0V上升到一定电压所需要的闸极电荷量。
– Qgs (Gate to Source Charge):
   闸极-源极间的电荷量，使MOSFET的闸极电压从0V上升到闸极一定电压所需要的闸极-源极间电容的电荷量。
– Qgd (Gate to Drain Charge):
   闸极-汲极间的电荷量，使MOSFET的汲极-源极间电压VDS从电源电压下降至导通状态时电压所需要的闸极-汲极间电容的电荷量。
– Tr (Rising Time):
   汲极-源极间电压从设定电压的90%下降到10%所需要的时间。
– Td(on) (Turn On Delay Time):
   闸极-源极间电压上升到设定电压的10%后，到汲极－源极间电压下降到设定电压的90%之间的时间
– Tf (Falling Time):
   汲极－源极间电压从设定电压的10%上升到90%所需要的时间
– Td(off) (Turn Off Delay Time):
   闸极－源极间电压下降到设定电压的90%后，到汲极－源极间电压上升到设定电压的10%之间的时间

技术文稿

基本原理

瞬态电压二极体又称TVS，其工作原理是在其正常工作电压范围内，电流可以通过二极体，而当电压超过设定值时，它将变成低阻抗状态，引导过剩电流通过，并将过压电压降低到安全的电压范围内，从而保护电子设备(EX: IC)

重点应用

  • 应用原理：

      TVS能够在纳秒级别内回应瞬变电压，并快速分担过电压。

  • 低电压漏电流：

      TVS的反向电压下漏电流很小，因此不会对电路的正常工作产生影响。

  • 高能量吸收能力：

      TVS能够吸收高能量的瞬变电压，因此适用于各种应用场合。

  • 可靠性高：

      TVS的寿命长，使用寿命通常为数百万个脉冲，能够保证电路的稳定性和可靠性。

主要参数

为确保所选TVS能够满足实际应用的要求，在选择TVS时，需要了解下述各主要参数：

  1. 额定反向工作电压VRWM (Reverse Working Maximum Voltage )
  2. 崩溃电压VBR (Reverse Breakdown Voltage)
  3. 钳位为电压VC (Clamping voltage) @峰值脉冲电流 IPP (Peak pulse current)
  4. 额定峰值反向电流IR (Reverse Current)
  5. 节电容CJ (Junction capacitance)
技术文稿

基本原理

齐纳二极体又称Zener Diode，是一种具有特殊电压稳定特性的半导体二极体。通常情况下，二极体在正向偏压下将通电，而在反向偏压下将截止，然而，Zener在特定的反向偏压下，将开始导通并产生一个稳定的反向偏压值，因此被称为Zener电压。

主要参数

Zener通电时，会产生大量的热量，如果超出了最大功率值，它将会过热并损坏，因此在选择时，需要了解下述各主要参数：

  1. 齐纳电压 Vz (Zener Voltage)
  2. 齐纳电流 Iz (Zener Current)
  3. 消耗功率 Pd (Power Dissipation): Pd =Vz*Iz

重点应用

技术文稿

基本原理

电阻为一被动电子元件，其主要功能为限制电路中的电流；根据欧姆定律如下公式：

电阻符号：

重点应用

电阻主要应用于电力网路与电子电路当中

应用原理：

当电路中的电压是固定时(两个引脚)，经由电阻的设计可提供电路稳定的电流驱动，避免过大的电流造成电路的毁损；也可以利用电阻调整电路中的压降，利用电阻的串联、并联能做到分压、分流的作用。

分压：

如右图所示，在一般电器的电压值为固定时，若电器中的电压固定值比电源低，是无法将电器直接与电源做连接，因此在此种情形下，通常为了分担电压，会串接一个阻值合适之电阻，以便让电器可在固定电压下顺利运作，而电阻在其中扮演的应用就称为“分压”。

分流：

若要在电路的线路中同时接上一些不同的固定电流之电器，则可用并联的方式，在较低的固定电流的电器两端间接进一个电阻，此种电阻之应用称为“分流”，如右图所示。

发射元件

台亚致力于提供创新与客制化服务，以成熟的晶粒制造技术来满足全球客户需求，并拥有广泛波长的发光方案包含彩光、红外线二极体 (LED) 与面射型雷射二极体 (VCSEL)，应用于安全监控、显示器、汽车与消费性电子领域等更多领域。

技术文稿

原理机制

发光二极体使用的材料大部分为直接能隙型，且主要由P型与N型半导体接合而成，当外部施加一顺向偏压，电洞与电子电场作用下各自流向N极与P极，并在PN接面发生电子电洞复合与释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，将产生对应材料能隙之高低不同的紫外光、可见光、红外线。

一般型LED系列 (台亚)

此类型LED磊晶片主要由液相磊晶(LPE)或气相磊晶(VPE)制作而成，而此类产品光功率(mW)与光强度(cd)均匀度佳且适用室内产品，故可见光类常用于小型装饰照明与指示灯，红外线类则用于光耦的讯号传输与监视器。

晶片结构

结构(A)

结构(B)

结构(C)

结构(D)

参数说明

主波长 (WLD) : 最贴近人眼视觉感受的颜色时对应的波长
峰值波长 (WLP) : 光谱中强度最高时对应的波长
半高宽 (FWHM) : 光谱峰值一半时的两点的全宽波长距离
辐射功率 (Radiant Power) : 单位时间内光源所发出的总光功率值，单位为瓦特 (Watt)
发光强度 (Luminous Intensity) : 光源给定方向上之单位立体角内之亮度值，单位为烛光 (Candela or cd)

技术文稿

原理机制

发光二极体使用的材料大部分为直接能隙型，且主要由P型与N型半导体接合而成，当外部施加一顺向偏压，电洞与电子电场作用下各自流向N极与P极，并在PN接面的多重量子井(MQW)发生电子电洞复合与释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，将产生对应材料能隙之高低不同的紫外光、可见光、红外线。

高亮型LED系列 (台亚)

此类型LED磊晶片主要由有机金属化学气相沉积(MOCVD)制作而成，而此类产品光功率(mW)与光强度(cd)皆高过一般型LED，故可见光类广泛运用于室内外装饰灯，车用外装与内装，RGB显示屏，植物照明，红外线类则用于夜视监视器，接近感应，眼球追踪，穿戴式健康管理。

晶片结构

结构(A)

结构(B)

结构(C)

结构(D)

参数说明

主波长 (WLD) : 最贴近人眼视觉感受的颜色时对应的波长
峰值波长 (WLP) : 光谱中强度最高时对应的波长
半高宽 (FWHM) : 光谱峰值一半时的两点的全宽波长距离
辐射功率 (Radiant Power) : 单位时间内光源所发出的总光功率值，单位为瓦特 (Watt)
发光强度 (Luminous Intensity) : 光源给定方向上之单位立体角内之亮度值，单位为烛光 (Candela or cd)